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JP3524515B2 - Level shifter - Google Patents
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JP3524515B2 - Level shifter - Google Patents

Level shifter

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JP3524515B2
JP3524515B2 JP2001139451A JP2001139451A JP3524515B2 JP 3524515 B2 JP3524515 B2 JP 3524515B2 JP 2001139451 A JP2001139451 A JP 2001139451A JP 2001139451 A JP2001139451 A JP 2001139451A JP 3524515 B2 JP3524515 B2 JP 3524515B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、リード・オンリ・
メモリ(以下、ROMという)、スタティック・ランダ
ム・アクセス・メモリ(以下、SRAMという)、ダイ
ナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以下、DRA
Mという)等のメモリ回路等において、データ線等の電
流を検知、増幅して高速な読み出しを可能とするシング
ルエンド型センス回路等に用いられるレベルシフタに関
するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献1;エレクトロニクス レターズ(ELECTRONICS LET
TERS)、23[13](1987-6-18)(米)G .C .TEMES ,
W .H .KI“FAST CMOS CURRENT AMPLIFIER AND BUFFER
STAGE”P.696−697 文献2;IEEE ジャーナル オブ ソリッド−ステ
イト サーキットス(IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE CI
RCUITS)、26[4](1991-4)(米)Evert Seevinck,
etc “Current −Mode Techniques for High−Speed VL
SI Circuits with Application to Current Sense Ampl
ifier for CMOS SRAMs ”P.525−536 【0003】文献1にはセンスアンプについて記載さ
れ、さらに文献2にはメモリ回路への応用がより具体的
に記載されている。図2は、前記文献1,2に記載され
た従来のセンス回路を含むメモリ回路の要部回路図であ
る。このメモリ回路では、複数のスイッチ手段1が、デ
ータ線DLに共通に接続され、該データ線DLに、セン
ス回路10の入力端子INが接続されている。センス回
路10の出力端子OUTは、図示しないが、次段の電圧
差動アンプに接続される。 【0004】スイッチ手段1は、例えば、メモリ回路が
ROMの場合、メモリセルそのものである。メモリ回路
がDRAMの場合、スイッチ手段1は、データ線DLと
第2の電位供給端子(例えば、グランドGND)との間
に直列接続されたNチャネルMOSトランジスタ(以
下、NMOSという)1aと1bで構成されている。N
MOS1aのゲートはカラム選択線CLに接続され、さ
らにNMOS1bのゲートがビット線BLに接続されて
いる。 【0005】なお、一般にDRAMにおいては、データ
線DLは相補動作する対線であって、実際にはスイッチ
手段1、データ線DL、及びセンス回路10がもう一組
存在し、2個のセンス回路10の出力端子OUTが、次
段の電圧差動アンプの1対の入力端子に接続されるが、
説明の簡単化のために図2では省略されている。 【0006】センス回路10は、データ線負荷回路11
と電流電圧変換回路12と反転アンプ13とで構成され
ている。データ線負荷回路11は、ゲートがGNDに接
続されたPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMO
Sという)11aで構成され、そのソースが第1の電位
供給端子(例えば、VCC)に、ドレインが入力端子IN
にそれぞれ接続されている。電流電圧変換回路12は、
入力端子INとGNDとの間に直列接続されたPMOS
12a及びNMOS12bで構成されている。PMOS
12aは、ソースが入力端子INに、ゲートがノードN
2に、ドレインが出力端子OUT及びノードN1にそれ
ぞれ接続されている。NMOS12bは、ドレイン及び
ゲートがノードN1に、ソースがGNDにそれぞれ接続
されている。 【0007】ノードN1,N2には、反転アンプ13の
入力ノードAin及び出力ノードAou t がそれぞれ接続さ
れている。反転アンプ13は、VCCとGNDとの間に直
列接続されたPMOS13a及びNMOS13bで構成
されている。PMOS13aは、ソースがVCCに、ゲー
ト及びドレインが出力ノードAout にそれぞれ接続され
ている。NMOS13bは、ドレインが出力ノードA
out に、ゲートが入力ノードAinに、ソースがGNDに
それぞれ接続されている。 【0008】次に、動作を説明する。データ線負荷回路
11内のPMOS11aは、非飽和で動作する。即ち、
データ線DLは、VCCに近い高い電位にバイアスされ、
そのバイアス電圧が入力端子INを介して電流電圧変換
回路12に印加される。 【0009】例えば、選択された1個のスイッチ手段1
がオンし、データ線DLに電流ΔIが流れ出すと、該デ
ータ線DLに対してスイッチ手段1と電流電圧変換回路
12とが並列に接続されているので、該電流電圧変換回
路12へ流れ込むバイアス電流がΔIa(≒ΔI)分減
少する。このバイアス電流の減少分が電流電圧変換回路
12で電圧に変換され、出力端子OUTから出力電圧が
出力される。 【0010】この電流電圧変換回路12の電流/電圧変
換は、次のようにして実行される。即ち、電流電圧変換
回路12を流れるバイアス電流が減少すると、抵抗手段
として働くNMOS12bの電圧降下分が小さくなり、
反転アンプ13の入力でもあるノードN1の電位が低下
し、その結果、該反転アンプ13の出力であるノードN
2の電位が上昇し、PMOS12aのコンダクタンスが
小さくなる。そのため、電流電圧変換回路12を流れる
電流は、より小さく絞られる。つまり、電流電圧変換回
路12に正帰還がかかり、出力端子OUTには大きな電
圧振幅が得られることになる。 【0011】一方、データ線負荷回路11に注目する
と、データ線DLへ流れ出す電流が増加するに従い、電
流電圧変換回路12を流れる電流が減少する。そのた
め、データ線負荷回路11を流れる電流の変化が小さな
ものとなって、データ線DLの電位の変化を小さくでき
ることとなる。 【0012】このように、従来のメモリ回路では、入力
端子INとVCCとの間に、ゲートがGNDに接続された
PMOS11aからなるデータ線負荷回路11を設け、
該入力端子INとGNDとの間に電流電圧変換回路12
を設け、さらに、該電流電圧変換回路12とデータ線D
Lに接続されるスイッチ手段1とが並列に接続されるよ
うに構成している。そのため、電流電圧変換回路12に
大きなバイアス電圧がかけられるので、動作電圧を低く
しても、充分な動作マージンと動作速度が得られる(即
ち、低電源電圧動作に優れる)。しかも、電流電圧変換
回路12を制御する反転アンプ13の入力は、出力端子
OUTより直接得ることで、センス回路10の全体に正
帰還をかける構成となっているので、入力端子INの電
位変化を抑えつつ、大きなゲインが得られる。なお、前
記文献1では、前記の動作を安定して得るために、NM
OS12b及び13bの能力の比と、PMOS12a及
び13aの能力の比とを、等しくさせることが必要であ
ると記載されている。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回路では、(a)安定して動作するよう各回路定数を定
めるのが容易でない、さらに、(b)特にDRAMに用
いたときにデータ線DLの電圧振幅を充分小さく抑える
ことができない、という問題があった。以下、その問題
を説明する。 【0014】(a) 安定動作のための回路定数決定の
困難性 まず、安定して動作する回路を得ることが困難であると
いう問題を説明する。例えば、図2において、データ線
負荷回路11と電流電圧変換回路12とを1つの単位回
路(以下、回路1という)と見なし、反転アンプ13を
回路2とする。回路1の入力をノードN2、出力をノー
ドN1と考えると、回路1は反転アンプとして働く。即
ち、第1の反転アンプ(回路1)の出力が第2の反転ア
ンプ(回路2)に入力され、該第2の反転アンプ(回路
2)の出力が第1の反転アンプ(回路1)に入力されて
いる。 【0015】図3は、このような回路の安定性を判定す
るための回路1と回路2の入出力特性図である。図3で
は、横軸に回路1の入力電位VI1と回路2の出力電位V
O2が取られ、縦軸に回路1の出力電位VO1と回路2の入
力電位VI2が取られている。図3中の曲線C1 は回路1
の入出力特性曲線、曲線C2 は回路2の入出力特性曲線
である。 【0016】次に、各特性の説明を行うが、説明の簡単
化のため、以下、エンハンスメント型NMOSのスレッ
ショルド電圧をVTN、エンハンスメント型PMOSのス
レッショルド電圧をVTP(<0)と略記する。また、以
下の説明においては、各トランジスタとも、特に断らな
いものはエンハンスメント型のものとする。 【0017】センス回路10内の回路1では、その入力
であるノードN2の電位が上昇するに従い、出力である
ノードN1の電位が低下していく。そして、入力の電位
がV CC−|VTP|に至ると、回路1がカットオフとな
る。このとき、回路1の出力の電位はVTNである。一
方、回路2では、その入力であるノードN1の電位が低
下するに従い、出力であるノードN2の電位が上昇して
いく。この入力の電位がV TNに至ると、回路2がカット
オフし、このときの出力電位がVCC−|VTP|となる。
そのため、入出力特性曲線C1 とC2 は、動作点Pで交
わるだけでなく、他の点Qでも接することとなる。この
ように、従来の回路では、動作点P,Qを複数持つため
に、ラッチとして保持状態に入ったり、あるいは発振し
たりするおそれが大きく、安定した動作が得にくいとい
う問題があった。 【0018】ここで、入出力特性曲線C1 とC2 が点Q
で接するのを避ける方法としては、回路2(反転アンプ
13)のPMOS13aのソースに、VCCの替わりに、
CCより僅かに低い電位VREF を印加することが考えら
れる。ところが、VCC−VRE F →0であるような電位を
発生し、かつ安定して供給することは容易ではない。し
かも、このVREF とVCCとの差が小さすぎれば、ノイズ
等によって回路が発振する等のおそれもある。 【0019】これに対し、VCC−VTP=VREF となるよ
うな、比較的VCCとの差が大きい電位の発生は容易であ
る。しかし、このような電位VREF をPMOS13aの
ソースに印加した場合、電流電圧変換回路12と反転ア
ンプ13との回路定数の対称性が悪くなるため、前述し
たように各トランジスタの能力比を前記文献1に記載さ
れたごとく定めただけでは、充分な増幅が行われなくな
る。 【0020】又、従来の構成においては、センス回路1
0の出力振幅を大きくしようとすると、反転アンプ13
の出力振幅も大きくなり、正帰還のループ利得が高くな
り過ぎるという問題もある。即ち、出力の電圧振幅と回
路のゲインとを独立して調整できないとう問題があり、
各種の分野への応用が容易でなかった。 【0021】(b) DRAMに用いたときのデータ線
の電圧振幅抑制の困難性 次に、DRAMに用いたとき、データ線DLの電圧振幅
を充分小さく抑えることができないという問題について
説明する。一般に、DRAMにおいては、ワード線が活
性化された直後のビット線対の電圧振幅は小さく、よっ
てデータ線DLを流れる電流の変化は極めて小さい。一
方、ページモードにおけるコラム・アドレス・ストロー
ブ(CAS)アクセス動作のように、ワード線が活性化
されてから充分時間が経過した時点では、ビット線対の
電圧振幅は大きなものとなっており、データ線DLを流
れる電流の変化が大きなものとなる。つまり、DRAM
においては、ダイナミックレンジの広いセンス回路が必
要とされる。 【0022】又、従来の構成では、データ線負荷回路1
1が、ゲートがGNDに接続されたPMOS11aで構
成されているため、次のような問題があった。即ち、ビ
ット線対の電圧振幅が小さい時点で、確実に読み出しが
行えるように、PMOS11aの能力を決めると、該ビ
ット線対の電圧振幅が大きい状態での読み出し動作時
に、該PMOS11aの飽和が始まってしまい、データ
線DLの電位変化が不必要に大きくなる。このため、従
来のものでは、次のアドレスの読み出しが遅れたり、セ
ンス回路10の動作が不安定になるという問題がある。 【0023】一方、前記文献2には、データ線負荷回路
11として、ゲートとドレインを接続したNMOSを用
いる例も記載されている。このような構成の場合、負荷
曲線が急激に曲がることがないので、ダイナミックレン
ジを広くできる。ところが、このようなデータ線負荷回
路11を用いた場合、電流電圧変換回路12にはバイア
ス電圧がVCC−VTNN (但し、VTNN は基板効果を含む
NMOSのスレッショルド電圧であり、VTNN ≫VTN
までしか印加できない。そのため、特に低電源電圧動作
おいては、VCC≫VCC−VTNN となって、動作速度及び
動作マージンの点で大きな不都合が生じる。 【0024】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、電流電圧変換回路12を制御する反転アンプ1
3の入力をセンス回路10の出力端子OUTから得るた
め、安定した動作をする回路が得難く、しかも出力振幅
の大きさと回路のゲインを独立に調整できないという問
題点、さらに、データ線負荷回路11は、ゲートがGN
Dに接続されたPMOS11a、あるいはドレインとゲ
ートが接続されたNMOSで構成しているため、低電源
電圧動作においてダイナミックレンジの広いセンス回路
10が得られないという問題点について解決したセンス
回路等に用いられる、レベルシフタを提供するものであ
る。即ち、本発明の目的は、センス回路を構成するのに
好適であると共に、他の分野に用いても有用なレベルシ
フタを提供することにある。 【0025】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、入力端子から入力される入力電圧をレ
ベルシフトして出力電圧を出力端子から出力するレベル
シフタにおいて、増幅回路(アンプ)と、ソースフォロ
ワとを備えている。前記アンプは、ソースが第1の電位
供給端子に接続されたソース、入力電圧が入力される入
力端子に接続されたゲート、及び、ドレインを有する第
1伝導型からなるデプレッション型の第1のMOSトラ
ンジスタと、前記第1のMOSトランジスタのドレイン
に接続されたドレイン、前記第1のMOSトランジスタ
のドレインに接続されたゲート、及び、第2の電位供給
端子に接続されたソースを有する第2導電型からなる負
荷用の第2のMOSトランジスタと、を備えている。前
記ソースフォロワは、前記第1の電位供給端子に接続さ
れたドレイン、前記入力端子に接続されたゲート、及
び、前記入力電圧がレベルシフトされた出力電圧を出力
する出力端子に接続されたソースを有する第2伝導型か
らなるエンハンスメント型の第3のMOSトランジスタ
と、前記第3のMOSトランジスタのソースに接続され
たドレイン、前記第2のMOSトランジスタのゲートに
接続されたゲート、及び、前記第2の電位供給端子に接
続されたソースを有し、前記第2のMOSトランジスタ
と共にカレントミラーを構成する第2伝導型からなる負
荷用の第4のMOSトランジスタと、を備えている。 【0026】このような構成を採用したことにより、入
力電圧が入力端子に入力されると、その入力電圧が、第
1及び第2のMOSトランジスタにより増幅され、第4
のMOSトランジスタのゲートに伝達される。これによ
り、第3及び第4のMOSトランジスタからなるソース
フォロワから出力端子へ出力される出力電圧の振幅を、
入力電圧の振幅より大きくできる。また、入力端子に
は、第1のMOSトランジスタのドレインと第3のMO
Sトランジスタのソースが容量結合されている。第1の
MOSトランジスタのドレインには、入力電圧に対して
逆極性の増幅された電圧信号が生じるため、ミラー効果
が生じるが、同時に、第3のMOSトランジスタのソー
ス側には、入力電圧に対して、正極性の増幅された電圧
信号が生じる。この電圧信号は、第3のMOSトランジ
スタのゲート・ソース間容量によって、入力端子に電気
的に結合され、正帰還がかかる。この正帰還により、第
1のMOSトランジスタのゲートとドレイン間の容量で
生じるミラー効果は相殺されて、極めて高い周波数まで
利得劣化のない出力特性が得られる。 【0027】 【発明の実施の形態】(第1の参考例)図4は、本発明
の第1の参考例を示すセンス回路の回路図である。この
センス回路では、入力端子INがノードN11に接続さ
れ、該ノードN11と第1の電位供給端子(例えば、V
CC)との間にデータ線負荷回路100が接続されてい
る。ノードN11と第2の電位供給端子(例えば、GN
D)との間には、電流電圧変換回路200が接続されて
いる。電流電圧変換回路200は、PMOS201及び
抵抗手段210の直列回路で構成されている。PMOS
201は、ソースがノードN11に、ゲートがノードN
12に、ドレインが抵抗手段210の一端及び出力端子
OUTに、それぞれ接続されている。抵抗手段210の
他端は、GNDに接続されている。 【0028】ノードN11,N12には、反転アンプ3
00の入力ノードAin及び出力ノードAout がそれぞれ
接続されている。反転アンプ300は、デプレッション
型のPMOS301及び抵抗手段310の直列回路で構
成されている。PMOS301は、ソースがVCCに、ゲ
ートが入力ノードAinに、ドレインが抵抗手段310の
一端及び出力ノードAout に、それぞれ接続されてい
る。抵抗手段310の他端は、GNDに接続されてい
る。 【0029】次に、動作を説明する。入力端子INはV
CCに近い所定のレベルにバイアスされている。データ線
負荷回路100から入力端子INへ、一定のバイアス電
流I1 が流れている(I1 =0であってもよい)。又、
データ線負荷回路100から電流電圧変換回路200へ
も、一定のバイアス電流I2 が流れている。この状態
で、PMOS201は飽和状態となるように設計されて
いる。 【0030】例えば、入力端子INより流れ出す電流I
1 がΔI1 だけ増加したとする。すると、データ線負荷
回路100を流れる電流が減少し、入力端子IN(即
ち、ノードN11)のレベルが僅かに低下する。これが
反転アンプ300によって増幅され、ノードN12のレ
ベルが上昇する。そのため、PMOS201のソース電
位が低下し、そのゲート電位が上昇するので、該ゲート
・ドレイン間電圧が小さくなり、コンダクタンスが小さ
くなる。 【0031】PMOS201は飽和しているので、その
コンダクタンスが大きく変化し、電流電圧変換回路20
0を流れる電流I2 がΔI2 (≒ΔI1 )だけ減少す
る。この結果、出力端子OUTの電位はΔV=−ΔI2
・r11(但し、r11;抵抗手段210の抵抗値)だけ変
化するので、この抵抗値r11を適宜定めて所望の出力電
圧振幅を得ることができる。 【0032】一方、データ線負荷回路100を流れる電
流IL については、電流I1 が増大した分、電流I2
減少するので、大きな変化がない。従って、入力端子I
Nの電位は、ほぼ一定に抑えられる。このように、入力
端子INの電圧振幅を抑えつつ、入力電流信号に対応し
た大きな電圧振幅の出力信号を得ることができる。 【0033】本参考例では、次のような利点がある。 (a) 入力端子INとGNDとの間に電流電圧変換回
路200が設けられているので、メモリ回路等において
該入力端子INにデータ線を接続して用いる場合、該デ
ータ線に接続される各スイッチ手段と電流電圧変換回路
200とが並列に接続されることとなり、両者に充分な
バイアス電圧を印加できる。従って、電源電圧を低くし
ても、動作速度及び動作マージンの点で優れている、即
ち低電源電圧動作に優れている。 【0034】(b) 反転アンプ300において、その
入力ノードAinと接続されるMOSトランジスタをデプ
レッション型のものとしたので、該反転アンプ300が
カットオフすることがなく、入力端子INのバイアス電
位をVCCに充分近づけることができる。従って、電流電
圧変換回路200にはほぼVCCいっぱいまでバイアス電
圧を印加でき、さらに低電源電圧動作に優れたものが得
られる。 【0035】(c) 電流電圧変換回路200を制御す
る反転アンプ300の入力ノードA inの信号をセンス回
路の入力端子INより直接得ているので、動作の安定性
に優れている。以下この点を詳述する。例えば、図4に
おいて、データ線負荷回路100と電流電圧変換回路2
00をひとまとめにして回路1とし、又反転アンプ30
0を回路2とする。回路2に対する回路1の入力はノー
ドN12であり、出力はノードN11である。一方、回
路1に対する回路2の入力はノードN11であり、出力
がノードN12である。即ち、回路1と回路2の入力と
出力は、互いに交差接続されている。 【0036】ここで、回路1に注目すると、回路1の出
力(ノードN11)は、その入力(ノードN12)に対
してソースフォロワとなっている。つまり、回路1は回
路2に対してソースフォロワとして働くので、回路1の
入力と出力は逆相にならず、増幅率が1より小さい。よ
って、正帰還がかかることがなく、ラッチとして保持状
態に入ったり、あるいは発振したりするおそれのない、
安定したものが得られる。 【0037】又、出力電圧振幅を大きくするためには、
抵抗手段210の値を大きなものとすればよい。センス
回路全体のゲインを上げるためには、反転アンプ300
のゲインを上げたり、あるいは電流電圧変換回路200
内のPMOS201のゲートのバイアス電位を適宜定め
て、該PMOS201の飽和を深くする等の調整を行え
ばよい。このように、出力電圧振幅の大きさと、回路全
体のゲインを独立に調整できるので、所望の特性を容易
に得ることができる。 【0038】(第2の参考例)図5は、図4に示す第1
の参考例のセンス回路をより具体化した回路図であり、
図4中の要素と共通の要素には共通の符号が付されてい
る。このセンス回路では、図4のデータ線負荷回路10
0が、ゲートがGNDに接続されたPMOS101で構
成され、さらに電流電圧変換回路200内の抵抗手段2
10が、ゲートとドレインが接続されたNMOS211
で構成され、さらに反転アンプ300内の抵抗手段31
0が、ゲートとドレインが接続されたNMOS311で
構成されている。他の構成は、図4と同一である。 【0039】本参考例では、次のような利点を有してい
る。 (1) 反転アンプ300内の抵抗手段が、ゲートとド
レインを接続したNMOS311で構成されているの
で、該反転アンプ300の出力ノードAout の電圧振幅
が制限される。そのため、回路全体のゲインは小さくな
るが、ダイナミックレンジを広くすることができる。そ
れ以外の構成は、第1の参考例と基本的に同一であるの
で、第1の参考例と同様に、低電源電圧動作に優れ、動
作の安定性に優れるという利点がある。 【0040】(2) 本参考例では、第1の参考例と同
様に、出力電圧振幅の大きさと、回路全体のゲインを独
立に調整できる。ここで、動作の安定性について、図6
を参照しつつ具体的に説明する。まず、図5において、
データ線負荷回路100と電流電圧変換回路200とを
ひとまとめにして回路1とし、その入力をノードN12
とし、出力をノードN11とする。又、反転アンプ30
0を回路2とする。すると、回路1と回路2は、その入
力と出力とが互いに交差接続されている。 【0041】図6は、このような構成の回路の安定性を
判定するための入出力特性図である。図6の横軸は、回
路1の入力電位VI1及び回路2の出力電位VO2であり、
縦軸が、回路1の出力電位VO1及び回路2の入力電位V
I2である。又、曲線C1 は回路1の入出力特性曲線、曲
線C2 は回路2の入出力特性曲線である。 【0042】第1の参考例と同様に、回路1は回路2に
対してソースフォロワとして働く。そのため、特性曲線
1 は、入力電位VI1が上昇すると出力電位VO2も上昇
する形状となる。回路2は反転アンプ300であるの
で、その特性曲線C2 は、入力電位VI2が上昇すると出
力電位VO2が降下する形状となる。従って、特性曲線C
1 とC2 は、1つの動作点Pで交わる。このように、動
作点Pが一点しか存在しないので、極めて安定な回路が
得られる。 【0043】(第3の参考例)図7は、第1の参考例を
示す図4のセンス回路を具体化した第3の参考例を示す
センス回路の回路図であり、図4及び図5中の要素と共
通の要素には共通の符号が付されている。 【0044】このセンス回路は、図5のセンス回路のゲ
インを向上させたものであり、図5のセンス回路と同様
のデータ線負荷用のNMOS101と電流電圧変換回路
200とを備え、さらに、反転アンプ300と構成の異
なる反転アンプ300Aが設けられている。反転アンプ
300Aは、デプレッション型PMOS301及びNM
OS311の直列回路で構成されている。PMOS30
1は、ソースがVCCに、ゲートが入力ノードAinに、ド
レインが出力ノードAout に、それぞれ接続されてい
る。NMOS311は、ドレインが出力ノードA
out に、ゲートが入力ノードAinに、ソースがGND
に、それぞれ接続されている。他の構成は、図5と同一
である。 【0045】本参考例では、NMOS311のゲートを
反転アンプ300Aの入力ノードA inに接続したので、
該反転アンプ300Aのゲインを大きくできる。よっ
て、回路全体としてはダイナミックレンジがやや狭くな
るが、回路のゲインを向上できる。又、動作は、基本的
には第1及び第2の参考例と同様であるので、それらと
同様の利点が得られる。 【0046】(第4の参考例)図8は、本発明の第4の
参考例を示すセンス回路の回路図であり、第1〜第3の
参考例を示す図4、図5、及び図7中の要素と共通の要
素には共通の符号が付されている。 【0047】このセンス回路では、図5及び図7のデー
タ線負荷回路100と構成の異なるデータ線負荷回路1
00Aと、図5と同一の電流電圧変換回路200及び反
転アンプ300とを、備えている。データ線負荷回路1
00Aは、ノードN11に接続された入力ノードLin
CCとの間に接続されたPMOS101と、入力ノード
が入力ノードLinに接続され出力がノードN21を介し
てPMOS101のゲートに接続されたレベルシフタ1
02とで、構成されている。他の構成は、第1〜第3の
参考例と同様であるため、センス回路としての基本的な
動作が同一である。よって、同一部分の構成及び基本的
な動作の説明は省略し、以下、主にデータ線負荷回路1
00Aの特性について述べる。 【0048】図9は、図8のデータ線負荷回路100A
の負荷曲線を示す特性図である。図9の横軸は入力ノー
ドLinの電位VLIN 、縦軸はデータ線負荷回路100A
内のPMOS101を流れる電流IL である。実線の曲
線l1 は、データ線負荷回路100Aの負荷曲線であ
る。破線の曲線l2 及びl3 は、説明のために加えたも
ので、曲線l2 はPMOS101のみを負荷とし、その
ゲート電位VG をV G =VCC−VSHF とした負荷曲線で
ある。曲線l3 は、PMOS101のみを負荷とし、そ
のゲート電位VG をVG =0Vとした負荷曲線である。
電圧VSHF は、レベルシフタ102によるシフト電圧で
あり、|VSHF |≧|VTP|と設計される。 【0049】例えば、VLIN =VCCであるとすると、こ
の電位がレベルシフタ102によって電圧VSHF だけシ
フトダウンされ、ノードN21を介してPMOS101
のゲートへ出力される。よって、PMOS101のゲー
ト電位VG は、VG =VCC−VSHF となる。 【0050】電位VLIN が低下していくと、ゲート電位
G も低下していくので、PMOS101を流れる電流
L が増加していく。さらに、電位VLIN が低下してV
LIN<VSHF となると、VG =0Vとなって電位VLIN
によらず一定となるので、電流IL が一定となる。その
ため、負荷曲線l1 は、電位VLIN がVCCに近い領域で
は曲線l2 における非飽和領域での接線を延長したよう
な特性を示し、電位V LIN が低下して曲線l3 に近づく
と、飽和するような形を示す。このように、データ線負
荷回路100A全体としては、見かけ上、非飽和領域が
拡張されたMOSトランジスタのようにふるまう。 【0051】ここで、曲線l3 は従来のデータ線負荷回
路の特性に相等することを考えると、本参考例のデータ
線負荷回路100Aでは、特性の飽和が始まる電流値を
等しくしたとき、従来のものより、その等価抵抗値を大
きくできることとなる。即ち、入力ノードLinの電圧振
幅の最大許容値を等しく設計したとき、従来のものよ
り、微小な電流信号を確実にセンスできることとなる。
これに対し、データ線負荷回路の等価抵抗値を等しくす
れば、本参考例のものは、従来のものよりも、その特性
の飽和が始まる電流値を大きくできる。 【0052】以上のように、本参考例では次のような利
点を有している。 (i) データ線負荷回路100AがPMOS101及
びレベルシフタ102で構成されているので、負荷特性
の直線性が改善され、従来よりダイナミックレンジの広
いセンス回路が得られる。又、レベルシフタ102の働
きにより、入力端子INの電位がVCCであっても、負荷
用のPMOS101がカットオフしないので、該入力端
子INのバイアス電位を充分VCCに近いものとできる。
従って、ダイナミックレンジを広くしても、低電源電圧
動作に優れるという利点は損なわれない。 【0053】(ii) 本参考例のセンス回路は、第1の
参考例のデータ線負荷回路100に代えて、構成の異な
るデータ線負荷回路100Aを設けており、他の構成は
同一である。従って、第1の参考例と同様に、低電源電
圧動作に優れ、動作の安定性に優れ、かつ所望の特性が
容易に得られるという利点を有している。 (iii) 本参考例のデータ線負荷回路100Aの用途
は、センス回路だけでなく、より直線性の改善された電
流電圧特性を必要とする種々の回路の負荷手段に用いて
も有効である。 【0054】(実施形態)図1は、本発明の実施形態を
示すセンス回路の回路図であり、第1〜第4の参考例を
示す図4、図5、図7、及び図8中の要素と共通の要素
には共通の符号が付されている。このセンス回路は、図
8と同様のデータ線負荷用のPMOS101と、図4と
同様の電流電圧変換回路200と、増幅機能付きレベル
シフタ400とで、構成されている。データ線負荷用の
PMOS101は、入力端子INとVCCとの間に直列接
続され、該入力端子INとGNDとの間に電流電圧変換
回路200が接続されている。電流電圧変換回路200
は、図4と同様に、PMOS201と抵抗手段210と
の直列回路で構成され、その両者の接続点が出力端子O
UTに接続されている。 【0055】レベルシフタ400は、入力端子INにノ
ードN31を介して接続された入力ノードAinと、PM
OS201のゲートにノードN32を介して接続された
第1の出力ノードAout1と、PMOS101のゲートに
ノードN33を介して接続された第2の出力ノードA
out2とを有している。このレベルシフタ400は、図8
のレベルシフタ102と反転アンプ300とを1つの回
路で実現したもので、入力ノードAinにゲートが接続さ
れた第1のMOSトランジスタであるデプレッション型
のPMOS401と、該入力ノードAinにゲートが接続
された第3のMOSトランジスタであるNMOS402
と、負荷用の第2のMOSトランジスタであるNMOS
411及び負荷用の第4のMOSトランジスタであるN
MOS412からなるカレントミラー回路410とで、
構成されている。ここで、PMOS401と負荷用のN
MOS411とによりアンプが構成され、NMOS40
2と負荷用のNMOS412とによりソースフォロワが
構成されている。 【0056】PMOS401は、ソースが第1の電位供
給端子であるCCに、ドレインがカレントミラー回路4
10の電流入力ノードIinに、それぞれ接続されてい
る。NMOS402は、ドレインが第1の電位供給端子
であるCCに、ソースがカレントミラー回路410の電
流出力ノードIout と出力端子である第2の出力ノード
out2 に、それぞれ接続されている。カレントミラー
回路410は、それを構成するNMOS411,412
の各ソースが第2の電位供給端子であるGNDに接続さ
れ、その各ゲートが第1の出力ノードAout1に接続され
ている。NMOS411のドレイン及びゲートは、電流
入力ノードIinに接続されている。NMOS412のド
レインは、電流出力ノードIout に接続されている。 【0057】次に、(1)レベルシフタ400の動作
と、(2)入力ノードAinの電位と第1の出力ノードA
out2の電位との関係と、(3)センス回路全体の動作と
本実施形態の利点を説明する。 (1) レベルシフタ400の動作 入力ノードAinと出力ノードAout1との間には、PMO
S401及びNMOS411からなる反転アンプが接続
されており、この部分は図5の反転アンプ300と同一
の構成である。従って、出力ノードAout1には、入力ノ
ードAin(即ち、入力端子IN)の電圧信号が反転増幅
して出力される。 【0058】(2) 入力ノードAinの電位と第2の出
力ノードAout2の電位との関係図10は、図1のレベル
シフタ400の出力ノードAout2の動作を説明するため
の動作特性図である。この図の縦軸は電流、横軸は電圧
である。例えば、NMOS411と412の能力は等し
いものとする。 【0059】図10において、曲線CNaは、横軸を出力
ノードAout2の電位、縦軸をNMOS402を流れる電
流の大きさとし、入力ノードAinの電位をVa としたと
きの該NMOS402の電流電圧特性曲線である。図1
0に示すように、出力ノードAout2の電位がVa −V
TNN より低くなると、電流が流れ始める。又、曲線CNb
は、入力ノードAinの電位をVb としたときのNMOS
402の電流電圧特性曲線であり、縦軸と横軸の定義は
曲線CNaのものと同一である。この場合、出力ノードA
out2の電位がVb −VTNN より低くなると、電流が流れ
始める。 【0060】曲線la 及びlb は、横軸を出力ノードA
out2の電位とし、縦軸をNMOS412を流れる電流の
大きさとしたときの該NMOS412の電流電圧特性曲
線である。曲線la は、入力ノードAinの電位がVa
あるときのものであり、曲線lb は入力ノードAinの電
位がVb であるときのものである。曲線Cb は、横軸を
入力ノードAinの電位とし、縦軸をPMOS401を流
れる電流としたときの該PMOS401の電流電圧特性
曲線である。 【0061】例えば、入力ノードAinの電位がVa であ
るとき、PMOS401を流れる電流をIa とすると、
この電流Ia はNMOS411にも流れる。NMOS4
11及び412はカレントミラー回路410を構成して
いるから、NMOS412においても電流Ia が流れる
ことになる。そのため、NMOS412の特性曲線l a
とNMOS402の特性曲線CNaとは、電流値がIa
なる点Pa で交わる。この点Pa が、入力ノードAin
電位がVa であるときの出力ノードAout2の動作点であ
って、動作点Pa の電圧値Voutaが出力ノードAout2
電位となる。 【0062】同様に、入力ノードAinの電位がVb であ
るとき、PMOS401を流れる電流をIb とすると、
このとき、NMOS412を流れる電流もIb となっ
て、該NMOS412の特性曲線lb とNMOS402
の特性曲線CNbとは、電流値がIb となる点Pb で交わ
る。この点Pb が入力ノードAinの電位がVb であると
きの出力ノードAout2の動作点であり、その電圧値V
outbが出力ノードAout2の電位となる。 【0063】このように、本実施形態におけるレベルシ
フタ400では、入力電圧信号がレベルシフトされるだ
けでなく、入力電圧振幅Va −Vb が増幅されてVouta
−V outb(>Va −Vb )なる大きな電圧振幅が得られ
る。なお、このように入力電圧振幅が増幅される条件
は、NMOS412が飽和していることであり、入力ノ
ードAinの電位がVCCに充分近いことが必要である。し
かし、これは本実施形態のセンス回路の使用条件そのも
のであって、動作を制約するものではない。 【0064】次に、従来のレベルシフタによる出力電圧
振幅と、本実施形態のものとを比較する。例えば、NM
OS412を、電流Ia を流す定電流源となるように構
成する。すると、入力ノードAinの電位がVb であると
きの出力ノードAout2の動作点はPbbとなり、電位はV
outbb となるので、出力電圧振幅はVouta−Voutbb
なって本実施形態のものより小さい。即ち、本実施形態
のレベルシフタ400においては、同一の入力電圧振幅
の信号に対して、従来のものより大きな出力電圧振幅を
有するレベルシフト信号が得られる。 【0065】(3) センス回路全体の動作と本実施例
の利点 レベルシフタ400の第1の出力ノードAout1には、入
力信号INの電圧信号の反転増幅された電圧出力信号が
得られ、これが電流電圧変換回路200内のPMOS2
01のゲートを駆動する。一方、レベルシフタ400の
働きにより、入力端子INの電圧信号がレベルシフトさ
れ、かつ増幅されたレベルシフト信号が得られ、これに
より、データ線負荷用のPMOS101のゲートが制御
される。そのため、センス回路全体の動作は、基本的に
は第4の参考例を示す図8のものと同一であり、低電源
電圧動作に優れ、動作の安定性に優れると共に、ダイナ
ミックレンジの広いセンス回路が得られる。 【0066】さらに、本実施形態では、従来のものより
大きく増幅されたレベルシフト出力が得られるので、第
4の参考例を示す図8におけるものより、さらにデータ
線負荷の特性が改善された入力ダイナミックレンジのよ
り広いリニヤ(直線的)な特性のものが得られる。その
上、ソースフォロワを構成するNMOS402のゲート
に正帰還が掛かることで、アンプを構成するPMOS4
01のミラー効果を相殺できるので、極めて高い周波数
まで利得劣化の生じない優れた広帯域特性が得られる。
さらに、本実施形態では、1つのレベルシフタ400に
より、入力電圧信号の反転増幅出力とレベルシフト出力
とが得られるので、反転アンプを別に設けるものより、
センス回路の素子数を少なくできる。又、本実施形態の
レベルシフタ400の用途は、センス回路での使用に限
定されず、増幅されたレベルシフト出力を必要とする種
々の分野、例えばインタフェース回路等に用いて効果が
ある。 【0067】(変形例)なお、本発明は上記実施形態等
に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例と
しては、例えば次のようなものがある。 (i) 上記実施形態等において、NMOSをPMOS
に、PMOSをNMOSに、VCCをGNDに、GNDを
CCに置き替えても、上記実施形態等と同様な効果を持
つ回路が得られる。 (ii) 動作時に定常的に電流の流れる電流経路(例え
ば、電流電圧変換回路200,…)中に、スイッチ手段
を直列形態に挿入すれば、待機時の消費電力を低減でき
る。 【0068】(iii) 動作時の定常的な電流経路(例え
ば、電流電圧変換回路200,…)と電位供給端子VCC
との間に、第1のスイッチ手段を直列形態に挿入し、該
電流経路と電位供給端子GNDとの間に第2のスイッチ
手段を直列形態に挿入し、前記第1のスイッチ手段と第
2のスイッチとの間の接続点に、第3のスイッチ手段を
設け、この第3のスイッチ手段に所定の電位を供給する
電位供給手段を設けてもよい。このようにすれば、待機
時の消費電力を低減できると共に、待機時に所望の接続
点を予め所定の電位にプリチャージしておけることか
ら、速やかに待機状態から動作状態へ移れるセンス回路
が得られる。又、前記第1のスイッチ手段は、例えばデ
ータ線負荷のトランジスタを兼ねてもよい。 【0069】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ゲートが入力端子に、ドレインが負荷用の第2の
MOSトランジスタに接続され、増幅回路(アンプ)を
構成する入力用の第1のMOSトランジスタと、ゲート
が入力端子に、ソースが負荷用の第4のMOSトランジ
スタに接続され、ソースフォロワを構成する入力用の第
3のMOSトランジスタとを備え、前記第1のMOSト
ランジスタと前記第3のMOSトランジスタとを互いに
逆伝導型(逆極性)のものにすると共に、前記アンプと
前記ソースフォロワの動作範囲を共通とするために、前
記第1のMOSトランジスタをデプレッション型、前記
第3のMOSトランジスタをエンハンスメント型として
いる。さらに、前記アンプの負荷である第2のMOSト
ランジスタと、前記ソースフォロワの負荷である第4の
MOSトランジスタとにより、カレントミラーを構成す
べく接続している。このような構成により、損失(ロ
ス)のないレベルシフト動作(必要に応じて、同一の入
力電圧振幅の信号に対してより大きな出力電圧振幅を有
するレベルシフト信号)が得られ、広い入力ダイナミッ
クレンジを有するリニヤ(直線的)な特性が得られる。
その上、ソースフォロワの入力用の第3のMOSトラン
ジスタのゲートに正帰還が掛かることで、アンプの入力
用の第1のMOSトランジスタのミラー効果を相殺でき
るので、極めて高い周波数まで利得劣化の生じない優れ
た広帯域特性が得られる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention relates to a read-only
Memory (hereinafter referred to as ROM), static lander
Access memory (hereinafter referred to as SRAM), die
NAMIC Random Access Memory (hereinafter DRA)
M, etc.) in a memory circuit or the like.
Sing that detects and amplifies the flow and enables high-speed reading
Level shifters used in
To do. [0002] 2. Description of the Related Art Conventionally, technologies in such a field include:
For example, there is one described in the following literature. Reference 1: Electronics Letters (ELECTRONICS LET)
TERS),twenty three[13] (1987-6-18) (US) C. TEMES,
W. H. KI “FAST CMOS CURRENT AMPLIFIER AND BUFFER
 STAGE ”P.696-697 Reference 2: IEEE Journal of Solid-State
It Circuits (IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CI
RCUITS),26[4] (1991-4) (USA) Evert Seevinck,
etc “Current-Mode Techniques for High-Speed VL
SI Circuits with Application to Current Sense Ampl
ifier for CMOS SRAM,s "P.525-536 [0003] Reference 1 describes a sense amplifier.
Reference 2 describes more specific applications to memory circuits.
It is described in. FIG. 2 is described in the above-mentioned documents 1 and 2.
FIG. 9 is a main circuit diagram of a memory circuit including a conventional sense circuit.
You. In this memory circuit, a plurality of switch means 1
Data line DL, and the data line DL
The input terminal IN of the circuit 10 is connected. Sense times
Although not shown, the output terminal OUT of the path 10
Connected to differential amplifier. The switch means 1 is, for example, a memory circuit.
In the case of a ROM, it is a memory cell itself. Memory circuit
Is a DRAM, the switch means 1 is connected to the data line DL.
Between a second potential supply terminal (for example, ground GND)
N-channel MOS transistors connected in series to
(Hereinafter, referred to as NMOS) 1a and 1b. N
The gate of the MOS 1a is connected to the column selection line CL.
Further, the gate of the NMOS 1b is connected to the bit line BL.
I have. Generally, in a DRAM, data
The line DL is a complementary pair line, and is actually a switch.
Means 1, data line DL and sense circuit 10 are another set
And the output terminals OUT of the two sense circuits 10
Connected to a pair of input terminals of the voltage differential amplifier
It is omitted in FIG. 2 for simplification of the description. The sense circuit 10 includes a data line load circuit 11
And a current-voltage conversion circuit 12 and an inverting amplifier 13.
ing. The data line load circuit 11 has a gate connected to GND.
Connected P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as PMO
11a, whose source is the first potential
Supply terminal (for example, VCC), The drain is the input terminal IN
Connected to each other. The current-voltage conversion circuit 12
PMOS connected in series between input terminal IN and GND
12a and an NMOS 12b. PMOS
12a, the source is the input terminal IN and the gate is the node N
2, the drain is connected to the output terminal OUT and the node N1.
Each is connected. The NMOS 12b has a drain and
Gate connected to node N1 and source connected to GND
Have been. The nodes N1 and N2 are connected to the inverting amplifier 13
Input node AinAnd output node Aou tAre connected
Have been. The inverting amplifier 13 has VCCAnd between GND and
Composed of column-connected PMOS 13a and NMOS 13b
Have been. The PMOS 13a has a source of VCCTo the game
And drain are output node AoutConnected to
ing. The NMOS 13b has a drain connected to the output node A.
outAnd the gate is the input node AinAnd the source is GND
Each is connected. Next, the operation will be described. Data line load circuit
The PMOS 11a in the device 11 operates in an unsaturated state. That is,
The data line DL is connected to VCCBiased to a high potential near
The bias voltage is converted to a current-to-voltage via the input terminal IN.
Applied to the circuit 12. For example, one selected switch means 1
Is turned on and the current ΔI flows into the data line DL, the data
Switch means 1 and a current-voltage conversion circuit for the data line DL
12 are connected in parallel with each other,
Bias current flowing into the path 12 is reduced by ΔIa (≒ ΔI)
Less. The decrease in the bias current is determined by the
The voltage is converted to a voltage at 12 and the output voltage is output from the output terminal OUT.
Is output. The current / voltage conversion circuit 12
The exchange is performed as follows. That is, current-voltage conversion
When the bias current flowing through the circuit 12 decreases, the resistance means
The voltage drop of the NMOS 12b acting as
The potential of the node N1, which is also the input of the inverting amplifier 13, drops.
As a result, the node N which is the output of the inverting amplifier 13
2 increases, and the conductance of the PMOS 12a increases.
Become smaller. Therefore, the current flows through the current-voltage conversion circuit 12.
The current is throttled smaller. In other words, the current-voltage conversion circuit
Positive feedback is applied to the path 12, and a large voltage is applied to the output terminal OUT.
The pressure amplitude will be obtained. On the other hand, attention is paid to the data line load circuit 11.
As the current flowing to the data line DL increases,
The current flowing through the current-voltage conversion circuit 12 decreases. That
Therefore, the change in the current flowing through the data line load circuit 11 is small.
And the change in the potential of the data line DL can be reduced.
The Rukoto. As described above, in the conventional memory circuit, the input
Terminals IN and VCCThe gate was connected to GND
A data line load circuit 11 composed of a PMOS 11a is provided,
A current-to-voltage conversion circuit 12 is connected between the input terminal IN and GND.
And the current-voltage conversion circuit 12 and the data line D
The switch means 1 connected to L is connected in parallel.
It is configured as follows. Therefore, the current-voltage conversion circuit 12
Since a large bias voltage can be applied, the operating voltage can be reduced.
However, sufficient operation margin and operation speed can be obtained (immediately
(Excellent low power supply voltage operation). Moreover, current-voltage conversion
The input of the inverting amplifier 13 that controls the circuit 12 is an output terminal
By obtaining directly from OUT, the entire sense circuit 10 is correct.
Since the feedback is used, the voltage of the input terminal IN
A large gain can be obtained while suppressing the change in position. In addition, before
In Document 1, in order to obtain the above operation stably, NM
The ratio of the capabilities of the OSs 12b and 13b and the PMOS 12a and
It is necessary to make the ratio of the capabilities of
It is stated that. [0013] SUMMARY OF THE INVENTION However, the conventional
In the circuit, (a) set each circuit constant to operate stably.
And (b) especially for DRAM
The voltage amplitude of the data line DL is sufficiently small
There was a problem that it was not possible. Below, the problem
Will be described. (A) Determination of circuit constants for stable operation
Difficulty First, it is difficult to obtain a circuit that operates stably.
I will explain the problem. For example, in FIG.
The load circuit 11 and the current / voltage conversion circuit 12
(Hereinafter referred to as circuit 1), and inverting amplifier 13
It is assumed that the circuit 2 is used. The input of the circuit 1 is the node N2 and the output is
Considering the case of N1, circuit 1 functions as an inverting amplifier. Immediately
That is, the output of the first inverting amplifier (circuit 1) is
Input to the second inverting amplifier (circuit 2).
The output of 2) is input to the first inverting amplifier (circuit 1)
I have. FIG. 3 illustrates the stability of such a circuit.
FIG. 3 is an input / output characteristic diagram of a circuit 1 and a circuit 2 for performing the above. In FIG.
Is the input potential V of the circuit 1 on the horizontal axis.I1And the output potential V of the circuit 2
O2Is taken, and the vertical axis represents the output potential V of the circuit 1.O1And circuit 2
Force potential VI2Has been taken. Curve C in FIG.1Is the circuit 1
Input / output characteristic curve, curve CTwoIs the input / output characteristic curve of circuit 2.
It is. Next, each characteristic will be described.
In order to improve the performance,
Shoulder voltage is VTN, Enhancement type PMOS
Threshold voltage to VTP(<0). Also,
In the following description, each transistor is not specifically noted.
Entities should be of the enhancement type. The circuit 1 in the sense circuit 10 has its input
As the potential of the node N2 increases.
The potential of the node N1 decreases. And the input potential
Is V CC− | VTP|, Circuit 1 is cut off
You. At this time, the output potential of the circuit 1 is VTNIt is. one
On the other hand, in the circuit 2, the potential of the input node N1 is low.
As the voltage drops, the potential of the output node N2 rises.
Go. When the potential of this input is V TNCircuit 2 is cut when
Off, and the output potential at this time is VCC− | VTP|.
Therefore, the input / output characteristic curve C1And CTwoChanges at the operating point P
Not only that, but also at another point Q. this
As described above, since the conventional circuit has a plurality of operating points P and Q,
At the same time, it enters the holding state as a latch or
And it is difficult to obtain stable operation.
There was a problem. Here, the input / output characteristic curve C1And CTwoIs point Q
As a method of avoiding contact with the
13) The source of the PMOS 13a is VCCInstead of
VCCSlightly lower potential VREFMay be applied
It is. However, VCC-VRE F→ Potential that is 0
It is not easy to generate and stably supply. I
This VREFAnd VCCIf the difference is too small, the noise
For example, the circuit may oscillate. On the other hand, VCC-VTP= VREFWill be
Una, relatively VCCIt is easy to generate a potential with a large difference from
You. However, such a potential VREFOf the PMOS 13a
When applied to the source, the current-voltage conversion circuit 12 and the inverting
Since the symmetry of the circuit constant with the pump 13 becomes worse,
As described above, the performance ratio of each transistor is described in the above reference 1.
Amplification will not be achieved just by setting
You. In the conventional configuration, the sense circuit 1
To increase the output amplitude of 0, the inverting amplifier 13
Output amplitude also increases, and the positive feedback loop gain increases.
There is also the problem of too much. That is, the output voltage amplitude and
There is a problem that the road gain cannot be adjusted independently,
It was not easy to apply to various fields. (B) Data line when used for DRAM
Difficulty in suppressing voltage amplitude Next, when used in a DRAM, the voltage amplitude of the data line DL
The problem that can not be kept small enough
explain. Generally, in a DRAM, a word line is active.
The voltage amplitude of the bit line pair immediately after
Therefore, the change in the current flowing through the data line DL is extremely small. one
Column address straw in page mode
Word line is activated as in the case of
After a sufficient time has passed since the completion of the
The voltage amplitude is large and flows through the data line DL.
The change in the applied current is large. In other words, DRAM
Requires a sense circuit with a wide dynamic range.
Is required. In the conventional configuration, the data line load circuit 1
1 is a PMOS 11a having a gate connected to GND.
Therefore, there were the following problems. That is,
At the point when the voltage amplitude of the pair of
When the capability of the PMOS 11a is determined so that the
At the time of read operation when the voltage amplitude of the pair of cut lines is large
At the same time, the saturation of the PMOS 11a starts,
The potential change of the line DL becomes unnecessarily large. For this reason,
For the next one, reading the next address is delayed or
There is a problem that the operation of the sense circuit 10 becomes unstable. On the other hand, the above document 2 discloses a data line load circuit.
For 11, use NMOS connected gate and drain
Examples are also provided. In such a configuration, the load
Since the curve does not bend sharply,
Can be widened. However, such data line load
When the path 11 is used, the current-voltage conversion circuit 12
Voltage is VCC-VTNN(However, VTNNIncludes the substrate effect
The threshold voltage of the NMOS, VTNN≫VTN)
Can be applied only up to Therefore, especially low power supply voltage operation
In the VCC≫VCC-VTNNThe operating speed and
There is a major inconvenience in terms of operating margin. [0024] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.
Inverting amplifier 1 that controls the current-voltage conversion circuit 12
3 is obtained from the output terminal OUT of the sense circuit 10.
Therefore, it is difficult to obtain a circuit that operates stably, and the output amplitude
That the size of the circuit and the gain of the circuit cannot be adjusted independently
The data line load circuit 11 has a gate connected to GN.
PMOS 11a connected to D, or drain and gate
Low power supply
Sense circuit with wide dynamic range in voltage operation
Sense that solved the problem that 10 could not be obtained
Provides a level shifter used for circuits, etc.
You. That is, an object of the present invention is to configure a sense circuit.
It is suitable and useful for other fields.
To provide a lid. [0025] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
In the present invention,The input voltage input from the input terminal is
The level at which the output voltage is output from the output terminal after a bell shift
In the shifter, an amplification circuit (amplifier) and a source follower
It has a wa. The source of the amplifier has a first potential
Source connected to the supply terminal, input for input voltage
A second terminal having a gate and a drain connected to the input terminal;
Depletion-type first MOS transistor of one conductivity type
Transistor and the drain of the first MOS transistor
Drain connected to the first MOS transistor
And a second potential supply connected to the drain of
A negative electrode of a second conductivity type having a source connected to the terminal;
A loading second MOS transistor. Previous
The source follower is connected to the first potential supply terminal.
Drain, a gate connected to the input terminal, and
And outputs an output voltage obtained by level shifting the input voltage.
The second conductivity type having a source connected to the output terminal
Enhancement-type third MOS transistor
Connected to the source of the third MOS transistor
Drain, the gate of the second MOS transistor
Connected to the connected gate and the second potential supply terminal.
Connected to the second MOS transistor
And a negative current of the second conductivity type that constitutes a current mirror
And a loading fourth MOS transistor. [0026]By adopting such a configuration,
When the input voltage is input to the input terminal, the input voltage
Amplified by the first and second MOS transistors,
To the gate of the MOS transistor. This
And a source composed of third and fourth MOS transistors.
The amplitude of the output voltage output from the follower to the output terminal is
It can be larger than the amplitude of the input voltage. Also, input terminal
Is the drain of the first MOS transistor and the third MO
The source of the S transistor is capacitively coupled. First
The drain of the MOS transistor
Miller effect due to the amplified voltage signal of opposite polarity
Occurs, but at the same time, the source of the third MOS transistor
On the input side, the amplified voltage of the positive polarity
A signal occurs. This voltage signal is applied to the third MOS transistor.
The input terminal is electrically connected by the gate-source capacitance of the
And positive feedback is applied. With this positive feedback,
The capacitance between the gate and drain of one MOS transistor
The resulting Miller effect is canceled out to very high frequencies
Output characteristics without gain deterioration can be obtained. [0027] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram of a sense circuit showing a first reference example of FIG. this
In the sense circuit, the input terminal IN is connected to the node N11.
The node N11 and a first potential supply terminal (for example, V
CC) Is connected to the data line load circuit 100.
You. The node N11 and a second potential supply terminal (for example, GN
D), the current-voltage conversion circuit 200 is connected
I have. The current-voltage conversion circuit 200 includes a PMOS 201 and
It is composed of a series circuit of resistance means 210. PMOS
201 has a source at the node N11 and a gate at the node N
12, a drain is connected to one end of the resistance means 210 and an output terminal
OUT, respectively. Of the resistance means 210
The other end is connected to GND. Inverting amplifier 3 is connected to nodes N11 and N12.
00 input node AinAnd output node AoutAre each
It is connected. Inverting amplifier 300 is depleted
And a series circuit of a PMOS 301 and a resistor 310.
Has been established. The PMOS 301 has a source of VCC,
Is the input node AinThe drain of the resistance means 310
One end and output node AoutAre connected to
You. The other end of the resistance means 310 is connected to GND.
You. Next, the operation will be described. Input terminal IN is V
CCIs biased to a predetermined level close to. Data line
A constant bias voltage is applied from the load circuit 100 to the input terminal IN.
Style I1Is flowing (I1= 0.) or,
From data line load circuit 100 to current-voltage conversion circuit 200
Also has a constant bias current ITwoIs flowing. This state
Then, the PMOS 201 is designed to be in a saturated state.
I have. For example, the current I flowing out of the input terminal IN
1Is ΔI1Only increase. Then, the data line load
The current flowing through the circuit 100 decreases and the input terminal IN (immediately
That is, the level of the node N11) slightly decreases. This is
Amplified by the inverting amplifier 300, the level of the node N12
Bell rises. Therefore, the source voltage of the PMOS 201 is
The gate potential rises and its gate potential rises.
・ Drain voltage is small and conductance is small
It becomes. Since the PMOS 201 is saturated,
The conductance greatly changes, and the current-voltage conversion circuit 20
Current I flowing through 0TwoIs ΔITwo(≒ ΔI1) Only decrease
You. As a result, the potential of the output terminal OUT becomes ΔV = −ΔITwo
・ R11(However, r11; Only the resistance value of the resistance means 210)
The resistance r11Is appropriately determined and the desired output power
Pressure amplitude can be obtained. On the other hand, the electric current flowing through the data line load circuit 100
Style ILFor the current I1Current ITwoBut
There is no major change as it decreases. Therefore, the input terminal I
The potential of N is kept almost constant. Thus, input
It supports the input current signal while suppressing the voltage amplitude of the terminal IN.
An output signal having a large voltage amplitude can be obtained. The present embodiment has the following advantages. (A) Current-voltage conversion circuit between input terminal IN and GND
Since the path 200 is provided, in a memory circuit or the like,
When a data line is connected to the input terminal IN and used,
Switch means and current-voltage conversion circuit connected to the data line
And 200 are connected in parallel, enough for both
A bias voltage can be applied. Therefore, lower the power supply voltage
However, it is excellent in operation speed and operation margin.
It is excellent in low power supply voltage operation. (B) In the inverting amplifier 300,
Input node AinMOS transistor connected to
The inversion amplifier 300 is
There is no cutoff, and the bias
Rank VCCCan be brought close enough. Therefore, the current
The voltage conversion circuit 200 has almost VCCBias power until full
Voltage and can operate at low power supply voltage.
Can be (C) Controlling the current-voltage conversion circuit 200
Node A of the inverting amplifier 300 inTimes the signal of
Operation stability because it is obtained directly from the input terminal IN of the road.
Is excellent. Hereinafter, this point will be described in detail. For example, in FIG.
The data line load circuit 100 and the current-voltage conversion circuit 2
00 as a circuit 1 and an inverting amplifier 30
0 is a circuit 2. The input of circuit 1 to circuit 2 is no
And the output is a node N11. Meanwhile, times
The input of circuit 2 to path 1 is node N11 and the output
Is the node N12. That is, the inputs of the circuit 1 and the circuit 2
The outputs are cross-connected to each other. Here, focusing on the circuit 1, the output of the circuit 1 will be described.
The force (node N11) is applied to its input (node N12).
It has become a source follower. That is, the circuit 1
Since it works as a source follower for Road 2,
The input and output do not become out of phase, and the amplification factor is smaller than 1. Yo
No positive feedback is applied, and the latch
Without the risk of entering or oscillating.
A stable product is obtained. In order to increase the output voltage amplitude,
What is necessary is just to make the value of the resistance means 210 large. sense
In order to increase the gain of the entire circuit, the inverting amplifier 300
Or the current-voltage conversion circuit 200
The bias potential of the gate of the PMOS 201 is properly determined.
Adjustment such as deepening the saturation of the PMOS 201
Just fine. Thus, the magnitude of the output voltage amplitude and the overall circuit
Body gain can be adjusted independently, so desired characteristics can be easily adjusted
Can be obtained. (Second Reference Example) FIG. 5 shows the first reference example shown in FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram that further embodies the sense circuit of the reference example of FIG.
Elements common to those in FIG. 4 are denoted by common reference numerals.
You. In this sense circuit, the data line load circuit 10 of FIG.
0 is a PMOS 101 having a gate connected to GND.
And the resistance means 2 in the current-voltage conversion circuit 200.
10 is an NMOS 211 having a gate and a drain connected to each other.
And the resistance means 31 in the inverting amplifier 300.
0 is an NMOS 311 having a gate and a drain connected to each other.
It is configured. Other configurations are the same as those in FIG. This embodiment has the following advantages.
You. (1) The resistance means in the inverting amplifier 300 is connected to the gate and the gate.
It is composed of NMOS 311 connected to rain.
The output node A of the inverting amplifier 300outVoltage amplitude of
Is limited. Therefore, the gain of the entire circuit is small.
However, the dynamic range can be widened. So
The other configuration is basically the same as that of the first reference example.
Thus, as in the first reference example, it has excellent low power supply voltage operation,
It has the advantage of excellent crop stability. (2) In this reference example, the same as the first reference example
The magnitude of the output voltage amplitude and the gain of the entire circuit
Can be adjusted vertically. Here, FIG.
This will be specifically described with reference to FIG. First, in FIG.
The data line load circuit 100 and the current-voltage conversion circuit 200
Collectively, the circuit 1 is used, and its input is connected to the node N12.
And the output is a node N11. Also, the inverting amplifier 30
0 is a circuit 2. Then, the circuit 1 and the circuit 2
The force and the output are cross-connected to each other. FIG. 6 shows the stability of a circuit having such a configuration.
FIG. 9 is an input / output characteristic diagram for determination. The horizontal axis in FIG.
Input potential V of path 1I1And the output potential V of the circuit 2O2And
The vertical axis represents the output potential V of the circuit 1.O1And the input potential V of the circuit 2
I2It is. Curve C1Is the input / output characteristic curve of the circuit 1
Line CTwoIs the input / output characteristic curve of the circuit 2. As in the first embodiment, the circuit 1 is replaced by the circuit 2.
On the other hand, it works as a source follower. Therefore, the characteristic curve
C1Is the input potential VI1Rises and the output potential VO2Also rise
Shape. Circuit 2 is an inverting amplifier 300
And its characteristic curve CTwoIs the input potential VI2Appears when
Force potential VO2Is descending. Therefore, the characteristic curve C
1And CTwoIntersect at one operating point P. Thus, dynamic
Since there is only one point P, an extremely stable circuit
can get. (Third Reference Example) FIG. 7 shows a first reference example.
4 shows a third reference example that embodies the sense circuit of FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram of a sense circuit, which shares elements with FIGS. 4 and 5.
Common elements are denoted by common reference numerals. This sense circuit is similar to the sense circuit of FIG.
And the same as the sense circuit of FIG.
NMOS 101 for data line load and current-voltage conversion circuit
200 and a configuration difference from the inverting amplifier 300.
Is provided. Inverting amplifier
300A is a depletion type PMOS 301 and NM
It is composed of a series circuit of OS311. PMOS30
1 means the source is VCCAnd the gate is the input node AinTo
Rain is output node AoutAre connected to
You. The NMOS 311 has a drain connected to the output node A.
outAnd the gate is the input node AinAnd the source is GND
Are connected respectively. Other configurations are the same as in FIG.
It is. In this embodiment, the gate of the NMOS 311 is
Input node A of inverting amplifier 300A inConnected to
The gain of the inverting amplifier 300A can be increased. Yo
The overall dynamic range of the circuit is rather narrow.
However, the gain of the circuit can be improved. The operation is basically
Are the same as in the first and second reference examples.
Similar advantages are obtained. FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a sense circuit showing a reference example, and includes first to third sense circuits;
Elements common to the elements in FIGS. 4, 5 and 7 showing the reference example
The primes are assigned common symbols. In this sense circuit, the data shown in FIGS.
Data line load circuit 1 having a different configuration from data line load circuit 100
00A and the same current-voltage conversion circuit 200
And a switching amplifier 300. Data line load circuit 1
00A is the input node L connected to the node N11.inWhen
VCCAnd an input node between the PMOS 101
Is the input node LinAnd the output is via node N21.
Level shifter 1 connected to the gate of PMOS 101
02, and Other configurations are the first to third
Since it is the same as the reference example, the basic
The operation is the same. Therefore, the configuration and basic
The description of the operation is omitted, and the following description will be made mainly on the data line load circuit
The characteristics of 00A will be described. FIG. 9 shows the data line load circuit 100A of FIG.
5 is a characteristic diagram showing a load curve of FIG. The horizontal axis in FIG.
De LinPotential VLINThe vertical axis represents the data line load circuit 100A.
Current I flowing through PMOS 101 inLIt is. Solid line song
Line l1Is a load curve of the data line load circuit 100A.
You. Dashed curve lTwoAnd lThreeWas added for explanation
So the curve lTwoUses only the PMOS 101 as a load,
Gate potential VGTo V G= VCC-VSHFWith the load curve
is there. Curve lThreeUses only the PMOS 101 as a load,
Gate potential VGTo VGIt is a load curve with = 0V.
Voltage VSHFIs the shift voltage by the level shifter 102
Yes, | VSHF| ≧ | VTP| For example, VLIN= VCCThen
Is applied to the voltage V by the level shifter 102.SHFOnly
The PMOS 101 through the node N21.
Output to the gate. Therefore, the game of the PMOS 101
Potential VGIs VG= VCC-VSHFIt becomes. The potential VLINDecreases, the gate potential
VGAlso decreases, the current flowing through the PMOS 101
ILWill increase. Further, the potential VLINDecreases and V
LIN<VSHFThen VG= 0V and the potential VLIN
The current ILBecomes constant. That
Therefore, the load curve l1Is the potential VLINIs VCCIn the area near
Is the curve lTwoTangent in the unsaturated region at
Characteristic and the potential V LINDecreases and the curve lThreeApproach
Shows a form that saturates. Thus, the data line negative
In the load circuit 100A as a whole, an apparently unsaturated region is formed.
Acts like an extended MOS transistor. Here, the curve lThreeIs the conventional data line load
Considering that it is equivalent to the characteristics of the road, the data of this reference example
In the line load circuit 100A, the current value at which the characteristic starts to be saturated is
When they are equal, the equivalent resistance value is larger than the conventional one.
I can do it. That is, the input node LinVoltage swing
When the maximum allowable width is designed to be equal,
As a result, a minute current signal can be reliably sensed.
On the other hand, the equivalent resistance value of the data line load circuit is made equal.
Then, the characteristics of this reference example are better than those of the conventional one.
The current value at which the saturation starts can be increased. As described above, this embodiment has the following advantages.
Have a point. (I) The data line load circuit 100A is a PMOS 101
And the level shifter 102,
Has improved linearity and wider dynamic range than before.
A good sense circuit can be obtained. The operation of the level shifter 102
As a result, the potential of the input terminal IN becomes VCCEven the load
PMOS 101 does not cut off.
Set the bias potential of the child IN to VCCCan be close to
Therefore, even if the dynamic range is wide,
The advantage of good operation is not impaired. (Ii) The sense circuit of the present embodiment has the first
Instead of the data line load circuit 100 of the reference example,
A data line load circuit 100A is provided.
Identical. Therefore, similarly to the first reference example, the low power supply
Excellent pressure operation, excellent operation stability, and desired characteristics
It has the advantage of being easily obtained. (Iii) Application of data line load circuit 100A of this reference example
Is not only a sense circuit, but also a
Used as load means for various circuits requiring current-voltage characteristics
Is also effective. (Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of the sense circuit shown, showing first to fourth reference examples;
Elements shown in FIG. 4, FIG. 5, FIG. 7, and FIG.
Are denoted by common symbols. This sense circuit
8, a data line load PMOS 101 similar to FIG.
A similar current-voltage conversion circuit 200 and a level with an amplification function
And a shifter 400. For data line load
The PMOS 101 has input terminals IN and VCCSeries connection between
Connected between the input terminal IN and GND.
The circuit 200 is connected. Current-voltage conversion circuit 200
Is similar to FIG.
And a connection point between the two is provided at the output terminal O.
Connected to UT. The level shifter 400 is connected to the input terminal IN.
Input node A connected via node N31inAnd PM
Connected to the gate of OS201 via node N32.
First output node Aout1To the gate of PMOS 101
Second output node A connected via node N33
out2And This level shifter 400 corresponds to FIG.
Level shifter 102 and inverting amplifier 300
Input node AinThe gate is connected to
WasThe first MOS transistorDepression type
And the input node AinConnected to the gate
Was doneA third MOS transistorNMOS 402
When,NMOS as a second MOS transistor for load
411 and a fourth MOS transistor for load, N
MOS 412And a current mirror circuit 410 comprising
It is configured.Here, the PMOS 401 and the load N
An amplifier is constituted by the MOS 411 and the NMOS 40
2 and the load NMOS 412 make the source follower
It is configured. The source of the PMOS 401 isFirst potential supply
Supply terminalVCCAnd the drain is a current mirror circuit 4
10 current input nodes IinAre connected to
You. The NMOS 402 has a drainFirst potential supply terminal
IsVCCThe source is the current mirror circuit 410
Outflow node Iout And the output terminalSecond output node
Aout2 WhenAre connected respectively. Current mirror
The circuit 410 is composed of the NMOSs 411 and 412
Each sourceA second potential supply terminalConnected to GND
And each gate is connected to the first output node Aout1Connected to
ing. The drain and gate of the NMOS 411
Input node IinIt is connected to the. NMOS 412
Rain is the current output node IoutIt is connected to the. Next, (1) the operation of the level shifter 400
And (2) input node AinAnd the first output node A
out2And (3) the operation of the entire sense circuit and
The advantages of the present embodiment will be described. (1) Operation of level shifter 400 Input node AinAnd output node Aout1Between the PMO
Connected with an inverting amplifier consisting of S401 and NMOS 411
This part is the same as the inverting amplifier 300 of FIG.
It is a structure of. Therefore, output node Aout1Input
Code Ain(That is, the voltage signal at the input terminal IN) is inverted and amplified.
Is output. (2) Input node AinPotential and the second output
Force node Aout2FIG. 10 shows the level of FIG.
Output node A of shifter 400out2To explain the operation of
FIG. 6 is an operation characteristic diagram of FIG. The vertical axis in this figure is current, and the horizontal axis is voltage
It is. For example, the capabilities of NMOSs 411 and 412 are equal.
Shall be. Referring to FIG.NaOutputs the horizontal axis
Node Aout2The vertical axis represents the potential flowing through the NMOS 402.
Given the size of the flow, input node AinPotential of VaAnd
4 is a current-voltage characteristic curve of the NMOS 402 at the time. FIG.
0, the output node Aout2Is Va-V
TNNAt lower levels, current begins to flow. Curve CNb
Is the input node AinPotential of VbNMOS when
402 is a current-voltage characteristic curve of FIG.
Curve CNaIs the same as In this case, output node A
out2Is Vb-VTNNAt lower levels, current will flow
start. Curve laAnd lbIs the output node A on the horizontal axis
out2And the vertical axis represents the current flowing through the NMOS 412.
Current-voltage characteristic curve of the NMOS 412 when the size is
Line. Curve laIs the input node AinIs Vaso
At some point, the curve lbIs the input node AinNo electricity
Place is VbIt is when it is. Curve CbIs the horizontal axis
Input node AinAnd the vertical axis flows through the PMOS 401.
Current-voltage characteristics of the PMOS 401 when the current is
It is a curve. For example, input node AinIs VaIn
The current flowing through the PMOS 401 is IaThen
This current IaAlso flows to the NMOS 411. NMOS4
11 and 412 constitute a current mirror circuit 410
Therefore, even in the NMOS 412, the current IaFlows
Will be. Therefore, the characteristic curve l of the NMOS 412 a
And characteristic curve C of NMOS 402NaMeans that the current value is IaWhen
Point PaMeet at This point PaIs the input node Ainof
Potential is VaOutput node A whenout2Operating point
The operating point PaVoltage value VoutaIs the output node Aout2of
Potential. Similarly, input node AinIs VbIn
The current flowing through the PMOS 401 is IbThen
At this time, the current flowing through the NMOS 412 is also IbBecomes
The characteristic curve l of the NMOS 412bAnd NMOS 402
Characteristic curve CNbMeans that the current value is IbPoint PbExchanged in
You. This point PbIs the input node AinIs VbIs
Output node Aout2Operating point, and the voltage value V
outbIs the output node Aout2Potential. As described above, the level switch in this embodiment is
In the lid 400, the input voltage signal is level-shifted
In addition, the input voltage amplitude Va-VbIs amplified and Vouta
-V outb(> Va-Vb) Large voltage amplitude
You. The conditions under which the input voltage amplitude is amplified in this way
Indicates that the NMOS 412 is saturated, and the input node
Code AinIs VCCNeeds to be close enough. I
However, this is the operating condition of the sense circuit of the present embodiment.
It does not restrict the operation. Next, the output voltage of the conventional level shifter
The amplitude is compared with that of the present embodiment. For example, NM
OS 412 is controlled by the current IaTo be a constant current source
To achieve. Then, input node AinIs VbIs
Output node Aout2Operating point is PbbAnd the potential is V
outbbTherefore, the output voltage amplitude is Vouta-VoutbbWhen
Therefore, it is smaller than that of the present embodiment. That is, the present embodiment
, The same input voltage amplitude
Output voltage amplitude greater than
Level shift signal is obtained. (3) Operation of the entire sense circuit and this embodiment
Advantage of First output node A of level shifter 400out1In the
A voltage output signal obtained by inverting and amplifying the voltage signal of the force signal IN is
This is the PMOS2 in the current-voltage conversion circuit 200.
01 is driven. On the other hand, the level shifter 400
As a result, the voltage signal at the input terminal IN is level-shifted.
And an amplified level shift signal is obtained.
Control of the gate of the PMOS 101 for data line load
Is done. Therefore, the operation of the entire sense circuit is basically
Is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG.
Excellent voltage operation, excellent operation stability, and dynamic
A sense circuit with a wide mix range can be obtained. Further, in the present embodiment, compared with the conventional one,
Because a greatly amplified level shift output can be obtained,
4 is more data than that in FIG.
Improved line load characteristicsinputDynamic range
WideLinear (linear) characteristicsThings are obtained.That
Above, the gate of the NMOS 402 constituting the source follower
Positive feedback is applied to the PMOS 4
01 high frequency
Excellent broadband characteristics that do not cause gain deterioration are obtained.
further,In this embodiment, one level shifter 400
Input voltage signal inverted amplification output and level shift output
Therefore, rather than providing an inverting amplifier separately,
The number of elements of the sense circuit can be reduced. Also, in this embodiment,
Level shifter 400 is intended for use in sense circuits only.
Species that are not specified and require amplified level-shifted output
Effective in various fields, such as interface circuits
is there. (Modification) The present invention is not limited to the above embodiment and the like.
However, various modifications are possible. Its variants and
For example, there is the following. (I) In the above embodiments and the like, NMOS is replaced with PMOS.
, PMOS to NMOS, VCCTo GND, GND to
VCCHas the same effect as the above embodiment.
One circuit is obtained. (Ii) The current path through which current flows constantly during operation (for example,
For example, in the current-voltage conversion circuit 200,.
Can be reduced in standby mode to reduce power consumption during standby.
You. (Iii) A steady current path during operation (for example,
, And the potential supply terminal VCC
Between the first switch means and the first switch means is inserted in series,
A second switch between the current path and the potential supply terminal GND;
Means in series form, said first switch means and a second
A third switch means is provided at a connection point between the second switch and the second switch.
And a predetermined potential is supplied to the third switch means.
Potential supply means may be provided. In this way, wait
Power consumption during standby and the desired connection during standby
Whether the points can be precharged to a predetermined potential in advance
Sense circuit that can quickly transition from the standby state to the operating state
Is obtained. Also, the first switch means is, for example, a
The transistor may also serve as a data line load transistor. [0069] As described in detail above, according to the present invention,
IfThe gate is the input terminal and the drain is the second
Connected to the MOS transistor, the amplifier circuit (amplifier)
A first input MOS transistor to be configured and a gate
Is the input terminal and the source is the fourth MOS transistor for the load.
And a second input for the input that constitutes a source follower.
3 MOS transistors, wherein the first MOS transistor
The transistor and the third MOS transistor are connected to each other.
Reverse conduction type (reverse polarity) and the amplifier
In order to make the operating range of the source follower common,
The first MOS transistor is a depletion type,
3rd MOS transistor as enhancement type
I have. Further, a second MOS transistor which is a load of the amplifier is provided.
A transistor and a fourth source loader of the source follower.
A current mirror is constituted by MOS transistors.
Connected. With such a configuration, the loss (b)
Level shift operation (with the same input if necessary)
Larger output voltage swing for signals with force voltage swing
Level shift signal), and a wide input dynamic
A linear (linear) characteristic having cleansing can be obtained.
In addition, a third MOS transistor for inputting the source follower
Positive feedback applied to the gate of the
Of the mirror effect of the first MOS transistor
Therefore, it does not cause gain deterioration even at extremely high frequencies.
Broadband characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施形態を示すセンス回路の回路図で
ある。 【図2】従来のセンス回路を含むメモリ回路の要部回路
図である。 【図3】図2の回路1と回路2の入出力特性図である。 【図4】本発明の第1の参考例を示すセンス回路の回路
図である。 【図5】本発明の第2の参考例を示すセンス回路の回路
図である。 【図6】図5の回路1及び回路2の入出力特性図であ
る。 【図7】本発明の第3の参考例を示すセンス回路の回路
図である。 【図8】本発明の第4の参考例を示すセンス回路の回路
図である。 【図9】図8のデータ線負荷回路100Aの特性図であ
る。 【図10】図1の増幅機能付きレベルシフタ400の動
作特性図である。 【符号の説明】 100,100A データ線負荷回路 101 PMOS 102 レベルシフタ 200 電流電圧変換回路 201 PMOS 210 抵抗手段 211 NMOS 300,300A 反転アンプ 301 デプレッション型PMOS 310 抵抗手段 311 NMOS 400 増幅機能付きレベルシフタ 401 デプレッション型PMOS 402 NMOS 410 カレントミラー回路 411,412 NMOS
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of a sense circuit showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a main part circuit diagram of a memory circuit including a conventional sense circuit. FIG. 3 is an input / output characteristic diagram of the circuit 1 and the circuit 2 of FIG. 2; FIG. 4 is a circuit diagram of a sense circuit showing a first reference example of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram of a sense circuit showing a second reference example of the present invention. FIG. 6 is an input / output characteristic diagram of the circuit 1 and the circuit 2 of FIG. 5; FIG. 7 is a circuit diagram of a sense circuit showing a third reference example of the present invention. FIG. 8 is a circuit diagram of a sense circuit showing a fourth reference example of the present invention. FIG. 9 is a characteristic diagram of the data line load circuit 100A of FIG. 10 is an operation characteristic diagram of the level shifter with an amplification function 400 of FIG. [Description of Signs] 100, 100A Data line load circuit 101 PMOS 102 Level shifter 200 Current-voltage conversion circuit 201 PMOS 210 Resistance means 211 NMOS 300, 300A Inverting amplifier 301 Depletion type PMOS 310 Resistance means 311 NMOS 400 Level shifter 401 with amplification function Depletion type PMOS 402 NMOS 410 Current mirror circuit 411, 412 NMOS

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ソースが第1の電位供給端子に接続され
たソース、入力電圧が入力される入力端子に接続された
ゲート、及び、ドレインを有する第1伝導型からなるデ
プレッション型の第1のMOSトランジスタと、 前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続された
ドレイン、前記第1のMOSトランジスタのドレインに
接続されたゲート、及び、第2の電位供給端子に接続さ
れたソースを有する第2伝導型からなる負荷用の第2の
MOSトランジスタと、 を備えた増幅回路と、 前記第1の電位供給端子に接続されたドレイン、前記入
力端子に接続されたゲート、及び、前記入力電圧がレベ
ルシフトされた出力電圧を出力する出力端子に接続され
たソースを有する第2伝導型からなるエンハンスメント
型の第3のMOSトランジスタと、 前記第3のMOSトランジスタのソースに接続されたド
レイン、前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続
されたゲート、及び、前記第2の電位供給端子に接続さ
れたソースを有し、前記第2のMOSトランジスタと共
にカレントミラーを構成する第2伝導型からなる負荷用
の第4のMOSトランジスタと、 を備えたソースフォロワと、 を備えたことを特徴とするレベルシフタ。
(57) [Claim 1] A source is connected to the first potential supply terminal.
Source connected to the input terminal to which the input voltage is input
A data of a first conductivity type having a gate and a drain.
A first MOS transistor of a compression type and a drain connected to the drain of the first MOS transistor;
Drain to the drain of the first MOS transistor
Connected to the connected gate and the second potential supply terminal.
A second load for a load of the second conductivity type having an isolated source
An amplifying circuit including a MOS transistor; a drain connected to the first potential supply terminal;
The gate connected to the input terminal and the input voltage
Connected to the output terminal that outputs the output voltage
Enhancement consisting of a second conductivity type having a sunk source
Type third MOS transistor, and a gate connected to the source of the third MOS transistor.
Rain, connected to the gate of the second MOS transistor
Connected to the gate and the second potential supply terminal.
And a source connected to the second MOS transistor.
For the load of the second conduction type that constitutes the current mirror
And a source follower including the fourth MOS transistor .
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