JPS5946078B2 - sense amplifier - Google Patents
sense amplifierInfo
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- JPS5946078B2 JPS5946078B2 JP51126092A JP12609276A JPS5946078B2 JP S5946078 B2 JPS5946078 B2 JP S5946078B2 JP 51126092 A JP51126092 A JP 51126092A JP 12609276 A JP12609276 A JP 12609276A JP S5946078 B2 JPS5946078 B2 JP S5946078B2
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/06—Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
- G11C7/065—Differential amplifiers of latching type
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセンスアンプに関し、特にフリップフロップ型
のプリセンスアンプを対象とする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sense amplifier, and is particularly directed to a flip-flop type pre-sense amplifier.
半導体記憶装置に用いられるフリップフロップ型のプリ
センスアンプの一例として第1図のようなものが知られ
て(・る。同図は16にビットのRAM(ランダム ア
クセス メモリ)における128個のプリセンスアンプ
の配列状況を示す回路図であり、その最下段に存するプ
リセンスアンプに着目すると、負荷用FET(絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ)Q1、Q2と、スイッチン
グFETQ3、Q4とによりフリップフロップ回路を構
成し、このフリップフロップ回路と接地端子間には駆動
用FETQ5が設けられており、この駆動用FETQ5
と負荷用FETQI、Q2は駆動信号φSAによつて駆
動されるようになつている。このプリセンスアンプの出
力点はデータラインDo、Y5oに接続されている。か
かる構成のプリセンスアンプは、先ずデータラインD。As an example of a flip-flop type pre-sense amplifier used in a semiconductor memory device, the one shown in Figure 1 is known. This is a circuit diagram showing the arrangement situation. Focusing on the pre-sense amplifier located at the bottom stage, a flip-flop circuit is constructed with load FETs (insulated gate field effect transistors) Q1 and Q2 and switching FETs Q3 and Q4. A driving FETQ5 is provided between the flip-flop circuit and the ground terminal.
The load FETs QI and Q2 are driven by a drive signal φSA. The output point of this pre-sense amplifier is connected to data lines Do and Y5o. A pre-sense amplifier with such a configuration first has a data line D.
、Doを共にVDP(VDDの約半分の電位)レベルに
プリチャージし、駆動信号φSAの印加によつてこのプ
リセンスアンプを駆動し、このときのデータラインの電
位V1、V2の電位差によつてデータを読み出し又は書
き込むものである。しかし、同図に示すように駆動信号
φSA印加によつて全てのプリセンスアンプ(128個
)が動作状態となつており、このため負荷用FETのい
ずれかが必ずオンとなり、全てのプリセンスアンプから
、駆動用FETQ5を通して電流が流れる。このため消
費電力が大きくなるという欠点を有する。ちなみに、本
発明者の実験結果によると1つのプリセンスアンプに流
れる電流値はO、68mAであり、全体(128個)に
流れる電流値は87mAであつた。上記消費電力を少な
くするプリセンスアンプの一例として第2図のようなも
のが考えられる。, Do are both precharged to the VDP (approximately half the potential of VDD) level, and this pre-sense amplifier is driven by applying the drive signal φSA, and the data is determined by the potential difference between the data line potentials V1 and V2 at this time. It is used to read or write. However, as shown in the figure, all the pre-sense amplifiers (128) are in the operating state by applying the drive signal φSA, so one of the load FETs is always turned on, and from all the pre-sense amplifiers, Current flows through drive FETQ5. This has the disadvantage of increasing power consumption. Incidentally, according to the inventor's experimental results, the current value flowing through one pre-sense amplifier was 68 mA, and the current value flowing through all (128 amplifiers) was 87 mA. As an example of a pre-sense amplifier that reduces the power consumption described above, one as shown in FIG. 2 can be considered.
同図に示すように、負荷用FETQ。、Q、、スイッチ
ングFETQ8、Q9によつてフリップフロップ回路を
構成し、駆動用FETQ1oを有するものであり、一般
にダイナミック型プリセンスアンプと呼ばれているが、
これは上記第1図のものと異なり、データラインD。J
Σは負荷用FETQ6,Q7のソース側に設けられてい
る。かかる回路によれば、スイツチングFETQ8,Q
,のゲートに印加される電圧1,V2の差によつてデー
タを読み出すことができ、このときは電源VDDからの
電流パスは無いから消費電力が少ない。しかし、この回
路では、最初にいずれかのデータラインをVDDレベル
にチヤージアツプし、その後に駆動信号φSAを印加し
てデイスチャージを行わせるものであるから、誤動作が
生じないようなタイミングを必要とし、このため動作ス
ピードが遅いこと、また、リフレツシユ動作時にFET
Q6,Q7が負荷として動作しないため、この構成のプ
リセンスアンフ旧体では書き込み動作ができず、別に2
つの相反する信号Din,aTnを印加するための書き
込み回路が必要である等の欠点を有する。したがつて本
発明の目的とするところは、消費電力が少ないセンスア
ンプを提供することにある。As shown in the figure, a load FETQ. , Q, A flip-flop circuit is constructed by switching FETs Q8 and Q9, and has a driving FET Q1o, and is generally called a dynamic pre-sense amplifier.
This is different from the one in FIG. 1 above, and the data line D. J
Σ is provided on the source side of the load FETs Q6 and Q7. According to this circuit, switching FETQ8,Q
, data can be read by the difference between voltages 1 and V2 applied to the gates of , and at this time, there is no current path from the power supply VDD, so power consumption is low. However, in this circuit, one of the data lines is first charged up to the VDD level, and then the drive signal φSA is applied to perform discharge, so timing that does not cause malfunction is required. For this reason, the operating speed is slow, and the FET is
Since Q6 and Q7 do not operate as loads, write operations cannot be performed with the old pre-sense amplifier with this configuration, and two separate
This method has drawbacks such as the need for a write circuit for applying two contradictory signals Din and aTn. Therefore, an object of the present invention is to provide a sense amplifier with low power consumption.
本発明の他の目的は、リフレツシユ動作が可能なブリセ
ンスアンプを提供することである。本発明のさらに他の
目的は、動作スピードを向上せしめることが容易なプリ
センスアンプを提供することである。本発明は本発明の
一実施態様はクリツプフロツプ型のセンスアンプの出力
端子の電位のより、それぞれの負荷FETのゲートに容
量を介してブートストラツプをかけることによつて、出
力特性の向上をはかつたものである。Another object of the present invention is to provide a refreshence amplifier capable of refresh operation. Still another object of the present invention is to provide a pre-sense amplifier whose operating speed can be easily increased. One embodiment of the present invention improves output characteristics by applying a bootstrap to the gate of each load FET via a capacitor based on the potential of the output terminal of a clip-flop type sense amplifier. It is something that
以下実施例にそつて図面を参照し本発明を具体的に説明
する。The present invention will be specifically described below with reference to embodiments and drawings.
第3図は本発明の構成を説明するための回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the configuration of the present invention.
以下の本発明の説明では前述回路図に対応する部分は同
一符号にて表示する。同図に示すように、負荷用FET
Ql,Q2及びスイツチングFETQ3,Q4によつて
構成されたフリツブフロツプ回路の負荷用FETQl,
Q2のゲートとデータラインD。In the following description of the present invention, parts corresponding to the circuit diagrams described above are indicated by the same reference numerals. As shown in the figure, the load FET
The load FET Ql of the flip-flop circuit constituted by Ql, Q2 and switching FETs Q3, Q4.
Q2 gate and data line D.
,DO間にそれぞれコンデンサCl,C2を挿入接続し
、このコンデンサCl,C2とFETQl,Q2のゲー
トとの接続点の電位をそれぞれφSA,,φSA2とす
る。本発明ぱこのコンデンサCl,C2をブートストラ
ツプ手段として使用することによつて目的を達成するも
のである。かかる回路によると、例えばデータライン氏
の電位V2が高レベル(電源VDDレベノリになると、
φSA2はコンデンサC2により電位が上昇し、データ
ライン氏の電位V2はDDレベル近くになる。, DO, respectively, and the potentials at the connection points between the capacitors Cl, C2 and the gates of the FETs Ql, Q2 are set to φSA, φSA2, respectively. This object is achieved by using the capacitors Cl and C2 of the present invention as bootstrap means. According to such a circuit, for example, when the potential V2 of the data line reaches a high level (power supply VDD level),
The potential of φSA2 is increased by the capacitor C2, and the potential V2 of the data line becomes close to the DD level.
次にデータラインの電位V2が上昇するとFETQ,が
オン状態となり、データラインD。の電位V1は下降す
る。このため、φSA,はコンデンサC1により電位が
下降し、負荷用FETQlはオフ状態近くになる。結果
として、負荷用FETQlはそのゲート電位が低いため
インピーダンスが高く、したがつてFETQl→FET
Q3→FETQ5→GNDに流れる電流は極めて少なく
なる(一方のFETQ2→FETQ4→FETQ,→G
NDの径路ではFETQ4が矛フであることより電流は
流れないことは言うまでもない)。上記第3図は本発明
の基本的原理を説明するための回路図であり、そのまま
では具体的ではなく、実際には第4図に示すような回路
図により具体化される。Next, when the potential V2 of the data line rises, FETQ is turned on, and the data line D is turned on. The potential V1 of decreases. Therefore, the potential of φSA is lowered by the capacitor C1, and the load FET Ql becomes close to an off state. As a result, the load FETQl has a high impedance due to its low gate potential, so FETQl→FET
The current flowing from Q3→FETQ5→GND becomes extremely small (one FETQ2→FETQ4→FETQ,→G
It goes without saying that no current will flow in the ND path since FETQ4 is inactive). The above-mentioned FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the basic principle of the present invention, and it is not concrete as it is, but is actually embodied by a circuit diagram as shown in FIG. 4.
すなわち、第4図は実際に使用する場合の具体的回路を
示すものであり、負荷用FETQl,Q2は駆動信号φ
SAによつて駆動するため従来の回路と同一の構成にし
、前述の第3図の原理図に示した負荷用FETQl,Q
2と同一の動作を行わせるFETQll,Ql2を新た
に設け、このFETのゲートとデータライン間にコンデ
ンサC,,C2を接続し、さらにこのコンデンサをチツ
プ非選択時(CE−VDDレベル)にプリチヤージして
おくためのプリチヤージ用FETQl3,Ql4を設け
る。That is, FIG. 4 shows a specific circuit for actual use, and the load FETs Ql and Q2 are connected to the drive signal φ.
Since it is driven by SA, it has the same configuration as the conventional circuit, and the load FETs Ql and Q shown in the principle diagram of FIG.
FETs Qll and Ql2 that perform the same operation as 2 are newly installed, capacitors C and C2 are connected between the gates of these FETs and the data line, and these capacitors are precharged when the chip is not selected (CE-VDD level). Pre-charge FETs Ql3 and Ql4 are provided to keep the current.
ここで、FETQll,Ql2、コンデンサCl,C2
及びプリチヤージ用FETQl3,Ql4をブートスト
ラツプ手段と称す。なお、FETQ3,Q4はスイツチ
ングFET,FETQ5は駆動用FETである。第5図
は上記回路の動作を説明するためのタイミングチヤート
である。Here, FET Qll, Ql2, capacitor Cl, C2
and precharge FETs Ql3 and Ql4 are referred to as bootstrap means. Note that FETQ3 and Q4 are switching FETs, and FETQ5 is a driving FET. FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the above circuit.
先ずチツプ非選択時(CE=VDDレベル)には、コン
デンサの端子電位φSA,,φSA2をVDD−Vth
(FETのしきい値電圧)にブリチャージするとともに
、データラインD。First, when the chip is not selected (CE=VDD level), the capacitor terminal potentials φSA, φSA2 are set to VDD-Vth.
(Threshold voltage of FET) and data line D.
,TiOの電位1,V2をVDPレベルにプリチヤージ
する。このとき、コンデンサC,,C2が接続されてい
るFETQll7Ql2のゲート電位φSAl′φSA
2は共に、データラインの電位1,2のDPレベルより
もコンデンサの蓄積電荷に基づく電圧分だけ高い電位V
DCとなつている(期間T。)。次にチツプ選択信号C
Eが印加され(期間t1 )、このデータラインが選択
されると、メモリセルのデータによりこのプリセンスア
ンプの出力1,,に電位差が生ずる。例えば,が高レベ
ル、2が低レベルとすると図のようにVl,2が分れる
(期間T2)。そして、プリセンスアンブ駆動信号φS
Aが印加されると、駆動用FETQ5によつてデイスチ
ヤージが行われ、高レベル1が印加されるFETQ4の
オンにより上記出力点の電位1,2は更に大きく分かれ
る(V1〉2)。この時、コンデンサCl,C2のブー
トストラツプ効果によりFETQll,Ql2のゲート
電圧φSAl,φSA2は電圧分割され、特に、コンデ
ンサC2の電荷がFETQ4とFETQ5を介して抜か
れるため、FETQl2のゲート電位φSA2は低下す
る(これに対して、φSAlは上昇する)。したがつて
、FETQl2のインピーダンスが高くなり、負荷用F
ETQ2→FETQl2→FETQ4→FETQ5→G
NDを流れる電流は極めて少なくなる(期間T3)。而
して、電位が完全に分かれたところで所定の読み出しを
行うことができる(期間T4)。なお、書き込み時には
、例えばデータラインD。の電位2を高レベル又は低レ
ベルにすれば、データラインD。の電位V1点にはその
反転レベルが得られ、特別の回路を設けることなく書き
込み動作を行うことができ、リフレツシユ動作が可能と
なる。以上のように、本発明は、ブートストラツプ手段
を用いて負荷用FETのインピーダンスを大きくするこ
とによつて電流パスを最小限に押さえるものであるから
消費電力が極めて少ない。, TiO potentials 1 and V2 are precharged to the VDP level. At this time, the gate potential φSAl'φSA of FETQll7Ql2 to which capacitors C, , C2 are connected
2 is a potential V higher than the DP level of the data line potentials 1 and 2 by the voltage based on the accumulated charge of the capacitor.
DC (period T). Next, chip selection signal C
When E is applied (period t1) and this data line is selected, a potential difference is generated between the outputs 1, , of this pre-sense amplifier due to the data in the memory cell. For example, if Vl and 2 are at a high level and 2 is at a low level, Vl and 2 are divided as shown in the figure (period T2). Then, the pre-sense amplifier drive signal φS
When A is applied, discharge is performed by the drive FET Q5, and the potentials 1 and 2 at the output point are further separated by turning on the FET Q4 to which a high level 1 is applied (V1>2). At this time, the gate voltages φSAl and φSA2 of FETs Qll and Ql2 are voltage-divided due to the bootstrap effect of capacitors Cl and C2, and in particular, the charge of capacitor C2 is removed via FETQ4 and FETQ5, so the gate potential φSA2 of FETQl2 decreases. (on the other hand, φSAl increases). Therefore, the impedance of FETQl2 becomes high and the load FET
ETQ2→FETQl2→FETQ4→FETQ5→G
The current flowing through ND becomes extremely small (period T3). Thus, predetermined reading can be performed when the potentials are completely separated (period T4). Note that during writing, for example, the data line D. If the potential 2 of the data line D is set to high or low level, the data line D. The inverted level is obtained at the potential V1 point, and a write operation can be performed without providing a special circuit, and a refresh operation is possible. As described above, the present invention minimizes the current path by increasing the impedance of the load FET using bootstrap means, and therefore consumes very little power.
ちなみに、本発明者の実験結果では、16Kビツトにお
ける128個のプリセンスアンプの消費電流は16mA
となり、前述第1図に示した従来回路のそれに対して約
80%減となつた。また、本発明は、特別に書き込み回
路を設けることなく、簡単に書き込みが行えるものであ
り、リフレツシユ動作が可能である。By the way, according to the inventor's experimental results, the current consumption of 128 pre-sense amplifiers at 16K bits is 16mA.
This is approximately 80% less than that of the conventional circuit shown in FIG. 1 above. Further, according to the present invention, writing can be easily performed without providing a special writing circuit, and a refresh operation is possible.
さらに、第2図に示した従来例のように、ブリチャージ
とデイスチャージのタイミングを必要とするものではな
いから動作スピードの向上が図れる。Furthermore, unlike the conventional example shown in FIG. 2, the timing of precharging and discharging is not required, so the operation speed can be improved.
本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形を用いる
ことができる。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.
例えば、第6図に示すように、2つの負荷用FETQl
,Q2の代りに駆動信号φSAが印加される1つのFE
TQl,を負荷用FETとして用いてもよい。For example, as shown in FIG.
, one FE to which the drive signal φSA is applied instead of Q2
TQl, may be used as a load FET.
かかる場合には集積度の向上が図れるものとなる。本発
明は、あらゆる半導体記憶装置に適用できる他、論理回
路にも適用でき、その用途は極めて広いものである。In such a case, the degree of integration can be improved. The present invention is applicable not only to all semiconductor memory devices but also to logic circuits, and has an extremely wide range of uses.
第1図は従来のプリセンスアンプの→1を示す回路図、
第2図はその他例を示す回路図、第3図は本発明の基本
原理を説明するための回路図、第4図は本発明の具体的
構成の一例を示す回路図、第5図はその動作説明のため
のタイミングチヤート、第6図は本発明の他例を示す回
路図である。Figure 1 is a circuit diagram showing →1 of a conventional pre-sense amplifier.
Fig. 2 is a circuit diagram showing another example, Fig. 3 is a circuit diagram for explaining the basic principle of the present invention, Fig. 4 is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of the invention, and Fig. 5 is a circuit diagram for explaining the basic principle of the present invention. A timing chart for explaining the operation, and FIG. 6 is a circuit diagram showing another example of the present invention.
Claims (1)
のFETに対応して設けられ、そのドレインおよびソー
スが上記第1のFETのドレインと電源との間に直列接
続される第3のFETと上記第2のFETに対応して設
けられ、そのドレインおよびソースが上記第2のFET
のドレインと電源との間に直列接続される第4のFET
とを含み、上記駆動用のFETのそれぞれのゲート電位
が互いに他方の駆動用のFETのドレイン電位によつて
決定されるようにされているセンスアンプであつて、上
記第3および第4のFETは対応する駆動用のFETの
ドレインとそれぞれのゲートとの間の容量によつて、そ
れぞれのゲート電位が対応する駆動用のFETのドレイ
ン電位変化に応じて変化されるようにされていることを
特徴とするセンスアンプ。1 a pair of first and second driving FETs and the first
A third FET is provided corresponding to the second FET, and a third FET whose drain and source are connected in series between the drain of the first FET and the power supply, and a third FET whose drain and source are connected in series between the drain of the first FET and the power supply. and the source is the above second FET
a fourth FET connected in series between the drain of the
, wherein the gate potential of each of the driving FETs is determined by the drain potential of the other driving FET, wherein the third and fourth FETs means that each gate potential is changed according to the change in the drain potential of the corresponding driving FET by the capacitance between the drain of the corresponding driving FET and each gate. Featured sense amplifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51126092A JPS5946078B2 (en) | 1976-10-22 | 1976-10-22 | sense amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51126092A JPS5946078B2 (en) | 1976-10-22 | 1976-10-22 | sense amplifier |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58195990A Division JPS59132491A (en) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | sense amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5351930A JPS5351930A (en) | 1978-05-11 |
| JPS5946078B2 true JPS5946078B2 (en) | 1984-11-10 |
Family
ID=14926396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51126092A Expired JPS5946078B2 (en) | 1976-10-22 | 1976-10-22 | sense amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5946078B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2828630B2 (en) * | 1987-08-06 | 1998-11-25 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
-
1976
- 1976-10-22 JP JP51126092A patent/JPS5946078B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5351930A (en) | 1978-05-11 |
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