JP3524516B2 - Amplifier circuit - Google Patents
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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増幅回路に関する
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 SRAM,s ”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。
【0004】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。
【0005】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。
【0006】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。
【0007】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。
【0008】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。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】なお、前記文献1では、前記の動作を安定
して得るために、NMOS12b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。
【0016】
【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。
【0017】(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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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、
VCC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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】(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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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、増幅回路を提供するものである。
【0030】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
増幅回路を提供することにある。
【0031】
【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、入力端子の電位を増幅して第1及び第
2の出力端子から出力する増幅回路において、直列形態
に接続(即ち、直列接続、又は他の回路素子等を介して
直列状態に接続)された負性抵抗回路と抵抗手段とを備
えている。
【0032】前記負性抵抗回路は、ソースが第1の電位
供給端子(例えば、V CC )に直接又はスイッチ手段を介
して接続され、ドレインが前記第1の出力端子及び前記
抵抗手段に接続された第1伝導型の第1のMOSトラン
ジスタと、ドレインが前記第1の電位供給端子に、ゲー
トが前記入力端子に、ソースが前記第1のMOSトラン
ジスタのゲート及び前記第2の出力端子にそれぞれ接続
された第2伝導型の第2のMOSトランジスタと、ドレ
インが前記第2のMOSトランジスタのソースに、ゲー
トが前記第1のMOSトランジスタのドレインに、ソー
スが第2の電位供給端子(例えば、GND)にそれぞれ
接続された第2伝導型の第3のMOSトランジスタと、
を有している。
【0033】本発明によれば、負性抵抗回路と抵抗手段
を備えているので、ゲインの大きい反転増幅出力と増幅
されたレベルシフト出力とが得られる。
【0034】
【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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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 が
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。
【0040】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。
【0041】(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。
【0042】(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。
【0043】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200をひとまとめにして回
路1とし、又反転アンプ300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。
【0044】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。
【0045】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。
【0046】(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1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4のデータ線負荷
回路100が、ゲートがGNDに接続されたPMOS1
01で構成され、さらに電流電圧変換回路200内の抵
抗手段210が、ゲートとドレインが接続されたNMO
S211で構成され、さらに反転アンプ300内の抵抗
手段310が、ゲートとドレインが接続されたNMOS
311で構成されている。他の構成は、図4と同一であ
る。
【0048】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。
【0049】(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。
【0050】まず、図5において、データ線負荷回路1
00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300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。
【0051】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。
【0052】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
C1 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。
【0053】(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。
【0054】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4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。
【0055】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。
【0056】(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
実施例を示す図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。
【0057】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と
VCC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。
【0058】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。
【0059】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。
【0060】電位VLIN が低下していくと、ゲート電位
VG も低下していくので、PMOS101を流れる電流
IL 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。
【0061】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。
【0062】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。
【0063】(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。
【0064】(iii) 本参考例のデータ線負荷回路10
0A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。
【0065】(第5の参考例)図10は、本発明の第5
の参考例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。
【0066】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、増幅回路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V
CC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OUTに接続されている。
【0067】増幅回路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、PMOS
201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Aout2と
を有している。この増幅回路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NMOS402と、NMOS411,
412からなるカレントミラー回路410とで、構成さ
れている。
【0068】PMOS401は、ソースがVCCに、ドレ
インがカレントミラー回路410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VCCに、ソースがカレントミラー回路410の電
流出力ノードIout 及び第2の出力ノードAout2に、そ
れぞれ接続されている。
【0069】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。
【0070】次に、(1)増幅回路400の動作と、
(2)入力ノードAinの電位と第1の出力ノードAout2
の電位との関係と、(3)センス回路全体の動作と本参
考例の利点を説明する。
【0071】(1) 増幅回路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。
【0072】(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11は、図10の増幅回路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。
【0073】図11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
1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。
【0074】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 で
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。
【0075】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 と
なる点Pa で交わる。この点Pa が、入力ノードAinの
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の
電位となる。
【0076】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。
【0077】このように、本参考例における増幅回路4
00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。
【0078】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、これは本参考例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。
【0079】次に、従来のレベルシフタによる出力電圧
振幅と、本参考例のものとを比較する。例えば、NMO
S412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 と
なって本参考例のものより小さい。即ち、本参考例の増
幅回路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。
【0080】(3) センス回路全体の動作と本参考例
の利点
増幅回路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PMOS201
のゲートを駆動する。一方、増幅回路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。
【0081】さらに、本参考例では、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ダイナミックレンジのより広い
ものが得られる。その上、本参考例では、1つの増幅回
路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。
【0082】又、本参考例の増幅回路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
ス回路等において、レベルシフタとして用いて効果があ
る。
【0083】(第6の参考例)図12は、本発明の第6
の参考例を示すセンス回路の回路図であり、第1の参考
例を示す図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。
【0084】このセンス回路では、図4と同一のデータ
線負荷回路100及び電流電圧変換回路200と、図4
と異なる構成の反転アンプ300Bとで、構成されてい
る。反転アンプ300Bは、入力端子INに接続された
入力ノードAinと、PMOS201のゲートに接続され
た出力ノードAout とを有し、負性抵抗回路320と抵
抗手段310とで構成されている。
【0085】負性抵抗回路320は、制御端子G及び第
1,第2の入出力端子S,Dを有し、該制御端子Gが入
力ノードAinに、第1の入出力端子SがVCCに、該第2
の入出力端子Dが抵抗手段310の一方の端子及び出力
ノードAout に、それぞれ接続されている。抵抗手段3
10の他方の端子は、GNDに接続されている。負性抵
抗回路320は、第1と第2の入出力端子S,D間に接
続されたPMOS321と、VCCとGND間に直列に接
続されたNMOS322,323とで、構成されてい
る。
【0086】PMOS321は、ソースが第1の入出力
端子Sに、ゲートがノードN40に、ドレインが第2の
入出力端子Dに、それぞれ接続されている。PMOS3
22は、ドレインがVCCに、ゲートが制御端子Gに、ソ
ースがノードN40に、それぞれ接続されている。NM
OS323は、ドレインがノードN40に、ゲートが第
2の入出力端子Dに、ソースがGNDに、それぞれ接続
されている。
【0087】なお、他の部分については、第1の参考例
を示す図4と同一である。次に、本参考例のセンス回路
の動作を、図13〜図15を参照しつつ説明する。ま
ず、反転アンプ300Bの動作を、図13を参照しつつ
説明する。
【0088】図13は、反転アンプ300Bの出力ノー
ドAout における動作特性図である。この図の縦軸は、
負性抵抗回路320の第1と第2の入出力端子S,D間
を流れる電流と抵抗手段310を流れる電流であり、横
軸は、出力ノードAout の電位である。
【0089】図13において、曲線NRa は、入力ノー
ドAinの電位をVa としたときの負性抵抗回路320の
第1と第2の入出力端子S,D間の電流電圧特性曲線で
ある。曲線NRb は、入力ノードAinの電位をVb とし
たときの負性抵抗回路320の電流電圧特性曲線であ
る。これらいずれの曲線NRa ,NRb も、出力ノード
Aout の電位が低下するに従い、電流が一度増加し、そ
の後、ある点で減少し始める形となる。
【0090】図13の曲線lR は、抵抗手段310とし
て例えばゲートとドレインの接続されたNMOSを用い
たときの、該抵抗手段310の電流電圧特性曲線であ
る。入力ノードAinの電位がVa であるときの回路の動
作点は、曲線NRa と曲線lRとの交点Pa となり、そ
のときの電圧値Voutaが出力ノードAout の電位とな
る。一方、入力ノードAinの電位がVb であるときの回
路の動作点は、曲線NRbと曲線lR との交点Pb とな
り、そのときの電圧値Voutbが出力ノードVout の電位
となる。即ち、入力電圧振幅Va −Vb に対する出力電
圧振幅Vouta−Vou tbが得られる。
【0091】次に、本参考例の反転アンプ300Bのゲ
インと、第1の参考例を示す図4のものとを比較する。
【0092】例えば、図12の負性抵抗回路320を、
デプレッション型PMOSに替えた場合、その電流電圧
特性は図13の破線で示した曲線Caa及びCbbのように
なる。その結果、入力ノードAinの電位がVa であると
きの回路の動作点はPaaとなり、入力ノードAinの電位
がVb であるときの回路の動作点がPbbとなる。そのた
め、出力電圧振幅はVaa−Vbb(<Va −Vb )とな
り、負性抵抗回路320を用いるものより小さくなる。
【0093】このように、本参考例では、反転アンプ3
00Bを負性抵抗回路320と抵抗手段310とで構成
したので、よりゲインの高い反転アンプが得られる。
又、負性抵抗回路320のノードN40には、制御端子
Gの電位より少なくともスレッショルド電圧VTNN 分だ
け低い電位が得られる。そのため、入力端子INがVCC
電位であっても、負性抵抗回路320はカットオフせ
ず、デプレッション型PMOSを用いたのと同様に、ダ
イナミックレンジの広いものが得られる。よって、例え
ばデプレッション型MOSトランジスタを得るためのイ
オン打ち込み工程を行うことなく、入力端子INの電位
をVCC近くにバイアスできる。従って、低電源電圧動作
に優れたセンス回路が得られる。
【0094】次に、このような反転アンプ300Bの動
作の安定性を、図14を参照しつつ説明する。図14
は、図12の反転アンプ300Bの動作の安定性を説明
するための回路図であり、図12中の要素と共通の要素
には共通の符号が付されている。
【0095】ここで、NMOS322とNMOS323
をひとまとめにして回路1とし、該回路1の入力をノー
ドN42、該回路1の出力をノードN40とする。な
お、ノードN41は、適切な電位にバイアスされている
ものとする。又、PMOS321と抵抗手段310をひ
とまとめにして回路2とし、その入力をノードN40、
出力をノードN42とする。なお、抵抗手段310は、
ゲートとドレインの接続されたNMOSで構成されてい
るとする。図14から明らかなように、回路1と回路2
はその入力と出力が互いに交差接続されている。
【0096】図15は、このような回路の動作の安定性
を判定するための回路1及び回路2の入出力特性図であ
る。
【0097】図15の縦軸は、回路1の出力電位VO1と
回路2の入力電位VI1であり、横軸は、回路1の入力電
位VI1と回路2の出力電位VO2である。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。
【0098】回路1においては、入力(ノードN42)
の電位が低下するに従い、出力(ノードN40)の電位
が上昇し、該入力電位がVTNとなると、出力電位はVCC
−V TNN に至って一定となる。一方、回路2において
は、その入力(ノードN40)の電位が上昇するに従
い、出力(ノードN42)の電位が低下し、該入力電位
がVCC−|VTP|となると、出力電位がVTNに至って一
定となる。よって、各特性曲線C1 ,C2 は、図15に
示すように1つの動作点Pで交わる。
【0099】ここで、回路1の出力(ノードN40)が
VCC−VTNN となる領域に注目する。このとき、NMO
S322には大きなバックバイアスがかかっているの
で、V TNN >VTNとなる。従って、VTN≒|VTP|とな
るような製造条件を定めれば、VTNN >|VTP|となる
ので、入出力特性曲線が複数点で交わることはない。こ
うした製造条件は、一般のCMOS集積回路の製造条件
としてごく普通のものである。よって、本参考例では、
何等特殊な製造工程を要することなく、ゲインの高い反
転アンプ300Bが得られる。
【0100】次に、本参考例におけるセンス回路全体の
動作と、従来例に対する本参考例の利点を説明する。
【0101】本参考例のセンス回路では、第1の参考例
を示す図4の反転アンプ300に代えて、構成の異なる
反転アンプ300Bを設けており、他の構成は図4と同
一である。しかも、反転アンプ300Bは、その入力ノ
ードAinがVCC近くにバイアスされてもカットオフしな
い。よって、第1の参考例と同様、低電源電圧動作に優
れ、動作の安定性に優れたセンス回路が得られる。その
上、出力振幅の大きさと回路全体のゲインを、独立に調
整可能なセンス回路が得られる。
【0102】さらに、本参考例では、これらの利点に加
えて、次のような利点が得られる。即ち、反転アンプ3
00Bを負性抵抗回路320と抵抗手段310で構成し
たので、第1の参考例のものよりもゲインの大きなセン
ス回路が得られる。その上、特にデプレッション型MO
Sトランジスタを必要としないので、製造工程の少ない
センス回路が得られる。
【0103】(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5の参考例を示す図
10中の要素と共通の要素には共通の符号が付されてい
る。
【0104】このセンス回路では、図10のセンス回路
において、増幅回路400に代えてそれと構成の異なる
増幅回路400Aが設けられている点のみが異なってい
る。増幅回路400Aは、制御端子G、第1,第2の入
出力端子S,D、及び出力端子Xを有する負性抵抗回路
420と抵抗手段用のNMOS430とで、構成されて
いる。
【0105】負性抵抗回路420の制御端子Gは増幅回
路400Aの入力ノードAinに、出力端子Xは該増幅回
路400Aの第2の出力ノードAout2に、それぞれ接続
されている。負性抵抗回路420の第1の入出力端子S
は、VCCに接続されている。第2の入出力端子Dは、N
MOS430のゲート及びドレインと、増幅回路400
Aの第1の出力ノードAout とに接続されている。NM
OS430のソースは、GNDに接続されている。
【0106】この負性抵抗回路420は、第6の参考例
を示す図12中の負性抵抗回路320と同様に、PMO
S421及びNMOS422,423で構成され、該P
MOS421のゲートが出力端子Xと接続されている点
のみが、図12と異なる。
【0107】次に、増幅回路400Aの動作を説明す
る。まず、入力ノードAinと第1の出力ノードAout1の
関係にのみ注目すると、この部分は第6の参考例を示す
図12の反転アンプ300Bと同じ構成のため、該反転
アンプ300Bと同様に動作する。即ち、第1の出力ノ
ードAout1においては、入力ノードAinの入力電圧の変
化が反転増幅されて得られる。
【0108】次に、入力ノードAinに対する第2の出力
ノードAout の関係に注目して回路の動作を説明する。
この動作説明のため、第5の参考例を示す図10におい
てデプレッション型PMOS401を、図16の変形回
路に示すように負性抵抗回路440に置き替えた回路を
考える。負性抵抗回路440は、第6の参考例を示す図
12中の負性抵抗回路320と同一の回路構成であり、
制御端子G、及び第1,第2入出力端子S,Dを有し、
PMOS441及びNMOS442,443で構成され
ている。
【0109】まず、負性抵抗回路440とNMOS41
1とからなる部分に注目すると、これは図12の反転ア
ンプ300Bと同一構成である。従って、第2の入出力
端子Dには、入力ノードAinの電圧変化が大きく反転増
幅されて得られる。図12に説明したように、この反転
アンプ部分のゲインは、デプレッション型PMOSを用
いるものより大きくできる。この第2の入出力端子Dが
NMOS412のゲートを制御していることから、図1
6の回路は、デプレッション型PMOSを用いて構成さ
れた図10の増幅回路400より大きな電圧振幅のレベ
ルシフト出力を得ることが可能となる。
【0110】ここで、図16においてNMOS442の
能力(例えば、一定のゲート電圧とドレイン・ソース間
電圧によって流せるドレイン電流で定義される能力)
と、NMOS402の能力とを等しくすると共に、NM
OS443の能力とNMOS412の能力とを等しくす
ると、PMOS441のゲート電位と第2の出力ノード
Aout2の電位が常に等しくなる。このようにして、より
簡略化された等価回路が得られる。即ち、図16のPM
OS441のゲートと第2の出力ノードAout2をショー
トすると共に、NMOS442とNMOS402とを1
つのNMOS442Aに置き替え、さらにNMOS44
3とNMOS412を1つのNMOS443Aに置き替
えると、図17に示すような等価回路が得られる。この
図17の回路は、本実施形態における増幅回路にほかな
らず、図1の増幅回路400Aのものと同一である。
【0111】以上のように、本実施形態では次のような
利点を有している。
(a) 本実施形態の増幅回路400Aでは、図10の
増幅回路400よりゲインの大きい反転増幅出力と、増
幅されたレベルシフト出力とを得ることができる。さら
に、入力端子INに負性抵抗回路420を接続している
ので、該入力端子INをVCC近くまでバイアスしても、
回路がカットオフすることがない。従って、第5の参考
例を示す図10と同様に、低電源電圧動作に優れ、動作
の安定性に優れ、かつ広いダイナミックレンジが得られ
る。しかも、デプレッション型MOSトランジスタを用
いる必要のないセンス回路が得られる。
【0112】(b) 本実施形態では、負性抵抗回路4
20を構成するPMOS421のゲートより、レベルシ
フト出力を得ているので、素子数の少ないセンス回路を
得ることができる。このことは、本実施形態の図1の増
幅回路400Aと、図16及び図17の回路とを比較す
れば明らかである。
【0113】(c) 本実施形態の増幅回路400Aの
用途は、センス回路に限定されず、種々の分野において
レベルシフタあるいは反転アンプとして用いて効果があ
る。
【0114】(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。
【0115】(i) 上記実施形態等において、NMO
SをPMOSに、PMOSをNMOSに、VCCをGND
に、GNDをVCC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。
【0116】(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。
【0117】(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。
【0118】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、増幅回路は負性抵抗回路と抵抗手段とを備えてい
るので、よりゲインの大きい反転増幅出力と増幅された
レベルシフト出力とを得ることができる。さらに、入力
端子に負性抵抗回路を接続しているので、該入力端子を
例えばV CC 近くまでバイアスしても、回路がカットオフ
することがない。従って、低電源電圧動作に優れ、動作
の安定性に優れ、かつ広いダイナミックレンジが得られ
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
Related to amplifying circuits used in lu-end type sense circuits, etc.
Things.
[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.
[0004] FIG. 2 shows a conventional art described in the above-mentioned documents 1 and 2.
FIG. 4 is a main part circuit diagram of a memory circuit including the sense circuit of FIG.
In this memory circuit, a plurality of switch means are provided.
1 is commonly connected to the data line DL, and the data line DL
Is connected to the input terminal IN of the sense circuit 10.
Although not shown, the output terminal OUT of the sense circuit 10
It is connected to the voltage differential amplifier of the stage.
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.
In general, 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
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.
[0015] In the document 1, the above operation is stable.
To obtain the ratio of the capabilities of the NMOSs 12b and 13b.
And the ratio of the capabilities of the PMOSs 12a and 13a
It is stated that it is necessary to do.
[0016]
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 a node N2 and the output is a node N2.
Considering N1, circuit 1 acts 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 determines 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.
In the circuit 1 in the sense circuit 10, the 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, when the voltage amplitude of the bit line pair is small
In order to ensure that reading can be performed, the PMOS 11a
When the capability is determined, the voltage amplitude of the bit line pair is large.
At the time of the read operation, the saturation of the PMOS 11a starts.
As a result, the potential change of the data line DL is unnecessarily large.
Become. For this reason, in the conventional system, the next address is read.
Output is delayed or the operation of the sense circuit 10 becomes unstable.
There is a problem.
On the other hand, the above reference 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.
[0029] The present invention is directed to the problems of the prior art.
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
An amplifier circuit used for a circuit or the like is provided.
That is, an object of the present invention is to configure a sense circuit.
Suitable for use in other fields
An amplifier circuit is provided.
[0031]
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
The present inventionThen, the potential of the input terminal is amplified to
In the amplifier circuit that outputs from the output terminal of No. 2,
(Ie, through a series connection or other circuit element, etc.)
A negative resistance circuit connected in series) and a resistance means.
I have.
[0032]The source of the negative resistance circuit has a first potential.
Supply terminal (for example, V CC ) Directly or via switch means
And the drain is connected to the first output terminal and the first output terminal.
A first MOS transistor of a first conductivity type connected to the resistance means;
A transistor and a drain are connected to the first potential supply terminal.
Is connected to the input terminal and the source is connected to the first MOS transistor.
Respectively connected to the gate of the transistor and the second output terminal
A second MOS transistor of the second conductivity type,
Is connected to the source of the second MOS transistor.
Is connected to the drain of the first MOS transistor
Is connected to the second potential supply terminal (eg, GND)
A third MOS transistor of a second conductivity type connected;
have.
[0033]The present inventionAccording to the negative resistance circuit and the resistance means
Inverted amplification output with high gain and amplification
And a level-shifted output.
[0034]
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.
The inverting amplifier 3 is connected to the 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, referring to FIG.
100 and the current / voltage conversion circuit 200 as a group.
The path 1 is used, and the inverting amplifier 300 is used as the circuit 2. Circuit 2
Is input to the node N12 and the output is
Mode N11. On the other hand, the input of circuit 2 to circuit 1
Is the node N11, and the output is the node N12. Immediately
That is, the inputs and outputs of the circuits 1 and 2 are cross-connected to each other.
Have been.
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. 1 are denoted by common reference numerals.
You.
In this sense circuit, the data line load shown in FIG.
The circuit 100 includes a PMOS1 having a gate connected to GND.
01, and a resistor in the current-voltage conversion circuit 200.
The resistance means 210 is an NMO having a gate and a drain connected to each other.
S211 and the resistance in the inverting amplifier 300
Means 310 is an NMOS in which a gate and a drain are connected.
311. Other configurations are the same as those in FIG.
You.
The present 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) This embodiment is the same as the first embodiment.
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. 5, the data line load circuit 1
00 and the current / voltage conversion circuit 200 as a group.
Route 1, its input is node N12, and its output is node
N11. The inverting amplifier 300 is referred to as a circuit 2.
Then, the circuit 1 and the circuit 2 have their inputs and outputs mutually
Cross-connected.
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 connected to 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 the same as 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.
(Fourth Reference Example) FIG. 8 shows a fourth reference example 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 embodiment
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, the present 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) Data line load circuit 10 of the present embodiment
The use of 0A is not only for sense circuits, but also for improved linearity.
Various circuit loads that require improved current-voltage characteristics
It is also effective to use it for columns.
FIG. 10 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a sense circuit showing a reference example of the first to fourth embodiments.
4, 5, 7, and 8 showing reference examples of FIG.
Common elements are denoted by common reference numerals.
This sense circuit has the same data lines as those in FIG.
Load PMOS 101 and current-voltage conversion similar to FIG.
It comprises a circuit 200 and an amplifier circuit 400.
The data line load PMOS 101 is connected to the input terminals IN and V
CCBetween the input terminal IN and GND.
The current-voltage conversion circuit 200 is connected between them. Current
The voltage conversion circuit 200 is connected to the PMOS 201 as in FIG.
It is composed of a series circuit with the resistance means 210,
The connection point is connected to the output terminal OUT.
The amplifier circuit 400 has a node connected to the input terminal IN.
Input node A connected via N31inAnd PMOS
201 connected to the gate of the gate 201 via the node N32.
Output node A ofout1To the gate of the PMOS 101
Output node A connected via node N33out2When
have. This amplifying circuit 400 has a level shifter shown in FIG.
The lid 102 and the inverting amplifier 300 are realized by one circuit.
Input node AinWith gate connected to
And the input node AinNige
The NMOS 402 connected to the gate and the NMOS 411,
412 and a current mirror circuit 410 comprising
Have been.
The PMOS 401 has a source of VCCTo the dress
Is the current input node I of the current mirror circuit 410in
Are connected respectively. NMOS 402 is a drain
Inn is VCCThe source is the current mirror circuit 410
Outflow node IoutAnd a second output node Aout2Niso
Each is connected.
The current mirror circuit 410 comprises
NMOS 411 and 412 connected to GND
And each gate is connected to the first output node Aout1Connected to
Have been. The drain and gate of the NMOS 411 are
Flow input node IinIt is connected to the. NMOS 412
The drain is the current output node IoutIt is connected to the.
Next, (1) the operation of the amplifier circuit 400 and
(2) Input node AinAnd the first output node Aout2
(3) Operation of the entire sense circuit and
The advantages of the example will be described.
(1) Operation of amplifier circuit 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 Aout2Relation to potential
FIG. 11 shows an output node A of the amplifier circuit 400 of FIG.out2
FIG. 6 is an operation characteristic diagram for explaining the operation of FIG. Vertical of this figure
The axis is current and the horizontal axis is voltage. For example, NMOS 411
And 412 have equal abilities.
In FIG. 11, the curve CNaOutputs 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.
As shown in FIG.out2Is 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 amplifying circuit 4 in the present reference example
In 00, only the input voltage signal is level shifted.
Input voltage amplitude Va-VbIs amplified and Vouta-V
outb(> Va-Vb) Is obtained.
The input voltage amplitude is amplified as described above.
Is that the NMOS 412 is saturated,
Input node AinIs VCCMust be close enough to
You. However, this is due to the operating conditions of the sense circuit of this reference example.
And does not restrict the operation.
Next, the output voltage of the conventional level shifter
The amplitude is compared with that of the present reference example. For example, NMO
S412 corresponds to the current IaTo be a constant current source
I do. Then, input node AinIs VbWhen
Output node A ofout2Operating point is PbbAnd the potential is V
outbbTherefore, the output voltage amplitude is Vouta-VoutbbWhen
It is smaller than that of this reference example. That is, the reference example is increased.
In the width circuit 400, signals having the same input voltage amplitude
On the other hand, a laser with a larger output voltage amplitude than the conventional one
A bell shift signal is obtained.
(3) Operation of the entire sense circuit and this reference example
Advantage of
First output node A of amplifier circuit 400out1Input signal
The voltage output signal obtained by inverting and amplifying the voltage signal of signal IN is obtained.
This is the PMOS 201 in the current-voltage conversion circuit 200.
Drive the gate. On the other hand, the operation of the amplifier circuit 400
And the voltage signal of the input terminal IN is level-shifted, and
An amplified level-shifted signal is obtained, which
The gate of the PMOS 101 for data line load is controlled.
Therefore, the operation of the entire sense circuit is basically the fourth operation.
8 is the same as that of FIG.
With excellent dynamic stability and dynamic stability.
A wide sense circuit can be obtained.
Further, in the present reference example, the size is larger than the conventional one.
Since a highly amplified level shift output is obtained,
In addition to the data line shown in FIG.
Wider dynamic range with improved load characteristics
Things are obtained. In addition, in this reference example, one amplification cycle
The path 400 provides the inverted amplified output and level of the input voltage signal.
A shift output can be obtained, so an inverting amplifier is provided separately
The number of elements of the sense circuit can be smaller than that of the circuit.
The application of the amplifier circuit 400 of this embodiment is as follows.
It is not limited to use in sense circuits,
Various fields that require soft output, such as interface
In a power circuit, etc., it is effective to use as a level shifter.
You.
(Sixth Reference Example) FIG. 12 shows a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a sense circuit showing a reference example of the first embodiment;
Elements common to the elements in FIG.
Have been.
In this sense circuit, the same data as in FIG.
FIG. 4 shows a line load circuit 100 and a current-voltage conversion circuit 200;
And an inverting amplifier 300B having a different configuration from
You. The inverting amplifier 300B is connected to the input terminal IN.
Input node AinConnected to the gate of the PMOS 201
Output node AoutAnd has a resistance to the negative resistance circuit 320.
And an anti-means 310.
The negative resistance circuit 320 is connected to the control terminal G and the
1, a second input / output terminal S, D, and the control terminal G
Force node AinAnd the first input / output terminal SCCThe second
Input / output terminal D is one terminal of the resistance means 310 and the output
Node AoutAre connected respectively. Resistance means 3
The other terminal of 10 is connected to GND. Negative
The resistance circuit 320 is connected between the first and second input / output terminals S and D.
The connected PMOS 321 and VCCConnected in series between
And NMOSs 322 and 323 connected to each other.
You.
The source of the PMOS 321 is the first input / output
The terminal S has a gate connected to the node N40, and a drain connected to the second node N40.
The input / output terminals D are connected to each other. PMOS3
22 has a drain VCCThe gate is connected to the control terminal G,
Are connected to the node N40, respectively. NM
The OS 323 has a drain connected to the node N40 and a gate connected to the node N40.
2 is connected to the input / output terminal D and the source is connected to GND.
Have been.
The other parts are described in the first reference example.
Is the same as FIG. Next, the sense circuit of this reference example
Will be described with reference to FIGS. Ma
The operation of the inverting amplifier 300B will now be described with reference to FIG.
explain.
FIG. 13 shows the output node of the inverting amplifier 300B.
Do AoutFIG. The vertical axis in this figure is
Between the first and second input / output terminals S and D of the negative resistance circuit 320
And the current flowing through the resistance means 310.
The axis is the output node AoutPotential.
In FIG. 13, the curve NRaIs the input no
Do AinPotential of VaOf the negative resistance circuit 320
In the current-voltage characteristic curve between the first and second input / output terminals S and D,
is there. Curve NRbIs the input node AinPotential of Vbage
The current-voltage characteristic curve of the negative resistance circuit 320 when the
You. Any of these curves NRa, NRbAlso the output node
AoutThe current increases once as the potential of
After that, it begins to decrease at some point.
Curve l in FIG.RIs the resistance means 310
For example, using an NMOS with a gate and a drain connected
The current-voltage characteristic curve of the resistance means 310
You. Input node AinIs VaCircuit behavior when
The score is the curve NRaAnd the curve lRIntersection P withaBecome
Voltage value at the time ofoutaIs the output node AoutThe potential of
You. On the other hand, input node AinIs VbTimes when
The operating point of the road is represented by curve NRbAnd the curve lRIntersection P withbTona
The voltage value V at that timeoutbIs the output node VoutPotential of
It becomes. That is, the input voltage amplitude Va-VbOutput power for
Pressure amplitude Vouta-Vou tbIs obtained.
Next, the gate of the inverting amplifier 300B of the present embodiment will be described.
4 and FIG. 4 showing the first reference example.
For example, the negative resistance circuit 320 shown in FIG.
When switching to depletion type PMOS, the current and voltage
The characteristic is the curve C shown by the broken line in FIG.aaAnd Cbblike
Become. As a result, input node AinIs VaIs
Operating point is PaaAnd the input node AinPotential of
Is Vb, The operating point of the circuit is PbbIt becomes. That
Output voltage amplitude is Vaa-Vbb(<Va-Vb)
Therefore, the size is smaller than that using the negative resistance circuit 320.
As described above, in this embodiment, the inverting amplifier 3
00B is composed of the negative resistance circuit 320 and the resistance means 310
As a result, an inverting amplifier having a higher gain can be obtained.
A control terminal is connected to a node N40 of the negative resistance circuit 320.
A threshold voltage V at least higher than the potential of GTNNMinute
A lower potential is obtained. Therefore, when the input terminal IN is VCC
Even if the potential is negative, the negative resistance circuit 320 is cut off.
Instead of using a depletion-type PMOS.
A wide dynamic range can be obtained. So, for example
In order to obtain a depletion type MOS transistor,
The potential of the input terminal IN without performing the on-implantation process
To VCCCan be biased nearby. Therefore, low power supply voltage operation
A sense circuit excellent in the above is obtained.
Next, the operation of the inverting amplifier 300B will be described.
The stability of the operation will be described with reference to FIG. FIG.
Explains the stability of the operation of the inverting amplifier 300B in FIG.
FIG. 13 is a circuit diagram for performing the same operation as the element in FIG.
Are denoted by common symbols.
Here, NMOS 322 and NMOS 323
Are collectively referred to as a circuit 1, and the input of the circuit 1 is
And the output of the circuit 1 is referred to as a node N40. What
The node N41 is biased to an appropriate potential
Shall be. Further, the PMOS 321 and the resistance means 310 are connected.
Into a circuit 2 whose input is the node N40,
The output is a node N42. In addition, the resistance means 310
It consists of NMOS with gate and drain connected.
And As is clear from FIG. 14, the circuit 1 and the circuit 2
Have their inputs and outputs cross-connected to each other.
FIG. 15 shows the stability of the operation of such a circuit.
FIG. 4 is an input / output characteristic diagram of circuits 1 and 2 for determining
You.
The vertical axis of FIG. 15 indicates the output potential V of the circuit 1.O1When
Input potential V of circuit 2I1And the horizontal axis represents the input power of circuit 1.
Rank VI1And the output potential V of the circuit 2O2It is. Curve C1Is a circuit
1 input / output characteristic curve, curve CTwoIs the input / output characteristic of circuit 2
Line.
In the circuit 1, the input (node N42)
Of the output (node N40) as the potential of
Rises and the input potential becomes VTN, The output potential becomes VCC
-V TNNAnd becomes constant. On the other hand, in circuit 2
Rises as the potential of its input (node N40) rises.
The potential of the output (node N42) decreases,
Is VCC− | VTP|, The output potential is VTNOne
It will be fixed. Therefore, each characteristic curve C1, CTwoIs shown in FIG.
It crosses at one operating point P as shown.
Here, the output of the circuit 1 (node N40) is
VCC-VTNNNote the area where At this time, NMO
S322 has a large back bias
And V TNN> VTNIt becomes. Therefore, VTN≒ | VTP|
If such manufacturing conditions are determined, VTNN> | VTP|
Therefore, the input / output characteristic curves do not intersect at a plurality of points. This
These manufacturing conditions are the same as the manufacturing conditions for general CMOS integrated circuits.
It is a very ordinary thing. Therefore, in this reference example,
No special manufacturing process is required and high gain
Inverting amplifier 300B is obtained.
Next, the entire sense circuit of this embodiment is described.
The operation and advantages of the present embodiment over the conventional example will be described.
In the sense circuit of this embodiment, the first embodiment
Is different from the inverting amplifier 300 of FIG.
An inverting amplifier 300B is provided, and other configurations are the same as those in FIG.
One. Moreover, the inverting amplifier 300B has its input node
Code AinIs VCCDoes not cut off even if biased nearby
No. Therefore, as in the first reference example, low power supply voltage operation is excellent.
Thus, a sense circuit having excellent operation stability can be obtained. That
In addition, the amplitude of the output amplitude and the gain of the entire circuit can be adjusted independently.
An adjustable sense circuit is obtained.
Further, in this embodiment, in addition to these advantages,
In addition, the following advantages can be obtained. That is, the inverting amplifier 3
00B is constituted by a negative resistance circuit 320 and a resistance means 310.
Therefore, a sensor having a larger gain than that of the first reference example.
Circuit is obtained. Besides, especially depletion type MO
No manufacturing process is required because no S transistor is required
A sense circuit is obtained.
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a circuit diagram of the sense circuit shown, showing a fifth reference example.
Elements common to the elements in 10 are given the same reference numerals.
You.
In this sense circuit, the sense circuit shown in FIG.
Has a configuration different from that of the amplifier circuit 400
The only difference is that an amplifier circuit 400A is provided.
You. The amplifier circuit 400A includes a control terminal G, first and second input terminals.
Negative resistance circuit having output terminals S, D and output terminal X
420 and an NMOS 430 for the resistance means.
I have.
The control terminal G of the negative resistance circuit 420 has an amplification circuit.
Input node A of road 400AinThe output terminal X is connected to the amplification circuit.
Second output node A of path 400Aout2Connected to each
Have been. First input / output terminal S of negative resistance circuit 420
Is VCCIt is connected to the. The second input / output terminal D is
Gate and drain of MOS 430 and amplifying circuit 400
A first output node A of AoutAnd connected to. NM
The source of the OS 430 is connected to GND.
This negative resistance circuit 420 is a sixth reference example.
Similarly to the negative resistance circuit 320 in FIG.
S421 and NMOSs 422 and 423.
The point where the gate of the MOS 421 is connected to the output terminal X
Only the difference from FIG.
Next, the operation of the amplifier circuit 400A will be described.
You. First, input node AinAnd the first output node Aout1of
Focusing only on the relationship, this part shows the sixth reference example
Since the configuration is the same as that of the inverting amplifier 300B of FIG.
It operates similarly to the amplifier 300B. That is, the first output node
Code Aout1At the input node AinInput voltage change
Is obtained by inversion amplification.
Next, the input node AinThe second output for
Node AoutThe operation of the circuit will be described focusing on the relationship.
To explain this operation, FIG. 10 shows a fifth reference example.
And the depletion type PMOS 401 is
The circuit replaced with the negative resistance circuit 440 as shown in the road
Think. The negative resistance circuit 440 is a diagram showing a sixth reference example.
12 has the same circuit configuration as the negative resistance circuit 320 in FIG.
A control terminal G, and first and second input / output terminals S and D;
It is composed of a PMOS 441 and NMOSs 442 and 443.
ing.
First, the negative resistance circuit 440 and the NMOS 41
Paying attention to the portion consisting of 1 and FIG.
It has the same configuration as the pump 300B. Therefore, the second input / output
Terminal D has an input node AinLarge change in voltage
Obtained width. As described with reference to FIG.
The gain of the amplifier part uses the depletion type PMOS.
It can be larger than what you have. This second input / output terminal D
Since the gate of the NMOS 412 is controlled, FIG.
Circuit 6 is configured using a depletion-type PMOS.
Of the voltage amplitude larger than the amplified circuit 400 of FIG.
It is possible to obtain a shift output.
Here, in FIG.
Capability (eg constant gate voltage and drain-source
Ability defined by the drain current that can be flowed by the voltage)
And the capacity of the NMOS 402 are equalized.
Make OS443 capability and NMOS 412 capability equal
Then, the gate potential of the PMOS 441 and the second output node
Aout2Are always equal. In this way, more
A simplified equivalent circuit is obtained. That is, PM in FIG.
OS441 Gate and Second Output Node Aout2The show
And the NMOS 442 and the NMOS 402
And one NMOS 442A.
3 and NMOS 412 replaced by one NMOS 443A
Then, an equivalent circuit as shown in FIG. 17 is obtained. this
The circuit of FIG. 17 is different from the amplifier circuit of the present embodiment.
However, it is the same as that of the amplifier circuit 400A of FIG.
As described above, in the present embodiment, the following
Has advantages.
(A) In the amplifier circuit 400A of the present embodiment, FIG.
An inverted amplified output having a larger gain than the amplifier circuit 400;
And a width-shifted output. Further
, A negative resistance circuit 420 is connected to the input terminal IN.
Therefore, the input terminal IN is connected to VCCEven when biased close,
The circuit does not cut off. Therefore, the fifth reference
As in the example shown in FIG.
Excellent stability and wide dynamic range
You. Moreover, it uses a depletion type MOS transistor.
A sense circuit that does not need to be provided is obtained.
(B) In the present embodiment, the negative resistance circuit 4
20 from the gate of the PMOS 421 constituting
Shift output, so a sense circuit with a small number of elements can be used.
Obtainable. This is an increase in FIG. 1 of the present embodiment.
Compare the width circuit 400A with the circuits of FIGS.
It is clear if you do.
(C) The amplification circuit 400A of the present embodiment
Applications are not limited to sense circuits, but in various fields
Effective as a level shifter or inverting amplifier
You.
(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 embodiment and the like, the NMO
S to PMOS, PMOS to NMOS, VCCTo GND
And GND to VCCIs the same as the above embodiment, etc.
A circuit having similar effects can be obtained.
(Ii) The current that constantly flows during operation.
In the flow path (for example, the current-voltage conversion circuit 200,...)
If the switch is inserted in series, power consumption during standby can be reduced.
Power can be reduced.
(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.
[0118]
As described in detail above,The present inventionBy
In other words, the amplifier circuit has a negative resistance circuit and resistance means.
Therefore, the amplified output and the amplified
And a level shift output.Furthermore, input
Since a negative resistance circuit is connected to the terminal,
For example, V CC Circuit cutoff even when biased close
I can't. Therefore, it is excellent in low power supply voltage operation
Excellent stability and wide dynamic range
You.
【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】本発明の第5の参考例を示すセンス回路の回
路図である。
【図11】図10の増幅回路400の動作特性図であ
る。
【図12】本発明の第6の参考例を示すセンス回路の回
路図である。
【図13】図12の反転アンプ300Bの動作特性図で
ある。
【図14】図12の反転アンプ300Bの動作説明図で
ある。
【図15】図14の回路1及び回路2の入出力特性図で
ある。
【図16】図10の増幅回路400の変形回路を示す回
路図である。
【図17】図16の等価回路図である。
【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,300B 反転アンプ
301 デプレッション型PMOS
310 抵抗手段
311 NMOS
320 負性抵抗回路
321 PMOS
322,323 NMOS
400,400A 増幅回路
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
420,440 負性抵抗回路
421,441 PMOS
422,423,442,443 NMOSBRIEF 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. FIG. 10 is a circuit diagram of a sense circuit showing a fifth reference example of the present invention. 11 is an operation characteristic diagram of the amplifier circuit 400 of FIG. FIG. 12 is a circuit diagram of a sense circuit showing a sixth reference example of the present invention. 13 is an operation characteristic diagram of the inverting amplifier 300B of FIG. FIG. 14 is an operation explanatory diagram of the inverting amplifier 300B of FIG. 12; 15 is an input / output characteristic diagram of the circuits 1 and 2 of FIG. FIG. 16 is a circuit diagram showing a modified circuit of the amplifier circuit 400 of FIG. 17 is an equivalent circuit diagram 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, 300B Inverting amplifier 301 Depletion type PMOS 310 Resistance means 311 NMOS 320 Negative resistance circuit 321 PMOS 322, 323 NMOS 400, 400A Amplifying circuit 401 Depletion type PMOS 402 NMOS 410 Current mirror circuit 411, 412 NMOS 420, 440 Negative resistance circuit 421, 441 PMOS 422, 423, 442, 443 NMOS
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/40 - 11/4197 G11C 16/06 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G11C 11/40-11/4197 G11C 16/06
Claims (1)
の出力端子から出力する増幅回路において、 直列形態に接続された負性抵抗回路と抵抗手段とを備
え、 前記負性抵抗回路は、ソースが第1の電位供給端子に直接又はスイッチ手段を
介して接続され、ドレインが前記第1の出力端子及び前
記抵抗手段に接続された第1伝導型の第1のMOSトラ
ンジスタと、 ドレインが前記第1の電位供給端子に、ゲートが前記入
力端子に、ソースが前記第1のMOSトランジスタのゲ
ート及び前記第2の出力端子にそれぞれ接続された第2
伝導型の第2のMOSトランジスタと、 ドレインが前記第2のMOSトランジスタのソースに、
ゲートが前記第1のMOSトランジスタのドレインに、
ソースが第2の電位供給端子にそれぞれ接続された第2
伝導型の第3のMOSトランジスタと、 を有する ことを特徴とする増幅回路。(57) [Claim 1] Amplifying the potential of the input terminal to make the first and second
An amplifier circuit that outputs from the output terminal of the above, comprising a negative resistance circuit and a resistance means connected in series, wherein the negative resistance circuit has a source directly to the first potential supply terminal or a switch means.
And the drain is connected to the first output terminal and the first output terminal.
A first MOS transistor of a first conductivity type connected to the resistance means;
A transistor and a drain are connected to the first potential supply terminal, and a gate is connected to the input terminal.
A source is connected to the source of the first MOS transistor.
And the second output terminal respectively connected to the second output terminal.
A second MOS transistor of a conduction type and a drain connected to the source of the second MOS transistor;
The gate is connected to the drain of the first MOS transistor,
A second source whose source is connected to the second potential supply terminal;
Amplifier circuit and having a third MOS transistor conductivity type.
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