JPH036599B2 - - Google Patents
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- JPH036599B2 JPH036599B2 JP59198388A JP19838884A JPH036599B2 JP H036599 B2 JPH036599 B2 JP H036599B2 JP 59198388 A JP59198388 A JP 59198388A JP 19838884 A JP19838884 A JP 19838884A JP H036599 B2 JPH036599 B2 JP H036599B2
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- Japan
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- transistor
- column
- reference voltage
- integrated circuit
- channel transistor
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- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はランダム・アクセス・メモリにおける
メモリセルのアクセス時間を短縮することに関す
るものである。この明細書で説明する好適な実施
例は、64K CMOSスタチツクRAMで構成される
回路についてのものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to reducing the access time of memory cells in random access memories. The preferred embodiment described herein is for a circuit comprised of 64K CMOS static RAM.
スタチツクRAM内のメモリセルの読出しにお
けるメモリセルの読出しにおける遅延のいくらか
はセル選択時間を含む。このセル選択時間は、ア
ドレス・バツフアとデコーダを動作させるために
必要な時間と、それに続く語線遅延に対応する。
その後の遅延はセル読出し時間である。このセル
読出し時間はセンス増幅器と出力バツフアを動作
させるために必要な時間に対応する。16Kスタチ
ツクRAMにおいては、定義されるセル選択時間
は全遅延時間の約68%であり、セル読出し時間は
残りの32%である。 Some of the delay in reading a memory cell in a static RAM includes cell selection time. This cell selection time corresponds to the time required to operate the address buffer and decoder, and the subsequent word line delay.
The subsequent delay is the cell read time. This cell read time corresponds to the time required to operate the sense amplifier and output buffer. In a 16K static RAM, the defined cell selection time is approximately 68% of the total delay time, and the cell read time is the remaining 32%.
スタチツクRAMの密度が高くなるにつれて、
セル読出し時間は全アクセス時間が大きな割合を
占めるようになる。65KスタチツクRAMについ
て考えると、セルの選択時間は全遅延時間の約58
%であり、セル読出し時間は全遅延時間の約42%
である。全遅延時間のうちセル読出し時間の割合
がこのように高くなる理由は、メモリセルのトラ
ンジスタが弱くなるためにビツト線信号が小さく
なり、大きなビツト線間容量が存在するからであ
る。 As static RAM density increases,
The total access time occupies a large proportion of the cell read time. Considering 65K static RAM, the cell selection time is approximately 58% of the total delay time.
%, and the cell readout time is approximately 42% of the total delay time.
It is. The reason why the cell read time is such a high percentage of the total delay time is that the memory cell transistors are weaker, the bit line signals are smaller, and there is a larger bit line to bit line capacitance.
本発明の目的はセル読出し時間を短くすること
である。 The purpose of the invention is to shorten the cell readout time.
本発明によれば、ビツト線に結合されたビツト
線クランプ回路と、ビツト線およびビツト線クラ
ンプ回路に結合されたほぼ一定の電流源とを備え
る半導体メモリ用のビツト線負荷が得られる。 The present invention provides a bit line load for a semiconductor memory comprising a bit line clamp circuit coupled to the bit line and a substantially constant current source coupled to the bit line and the bit line clamp circuit.
本発明はそのようなビツト線負荷を含む半導体
メモリにも関するものである。 The invention also relates to a semiconductor memory including such a bit line load.
一実施例においては、利得を最高にし、データ
線レベル安定度を向上させるために、スイツチン
グされる補償された電流源を用いる列センス増幅
器も設けられる。別々の読出し路とデータ路が付
加される。選択されていない列に起因する容量を
小さくするために漂遊容量(sneak
capacitance)が設けられる。 In one embodiment, column sense amplifiers are also provided that use switched compensated current sources to maximize gain and improve data line level stability. Separate read and data paths are added. Sneak capacity is added to reduce the capacity due to unselected columns.
capacitance).
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
まず、双安定フリツプフロツプ型の典型的なメ
モリセル用の列回路が示されている第1図を参照
する。基本的には、第1図にはビツト線負荷回路
10と、メモリセル12と、ビツト線14,16
と、行のための語線18と、データ書込み線2
0,22と、別々のデータ読出線24,26と、
列増幅器40とを示す。列は複数のメモリセルを
含み、メモリ中のそのような回路を有する複数の
そのような列が設けられる。ただし、後で述べる
ように、電流源負荷は共用される。 Referring first to FIG. 1, a column circuit for a typical memory cell of the bistable flip-flop type is shown. Basically, FIG. 1 shows a bit line load circuit 10, a memory cell 12, and bit lines 14, 16.
, word line 18 for the row, and data write line 2
0, 22, separate data read lines 24, 26,
A column amplifier 40 is shown. A column includes a plurality of memory cells, and a plurality of such columns are provided with such circuitry in memory. However, as described later, the current source load is shared.
ビツト線回路10はメモリセル12に組合わさ
れて、ビツト線14,16に差電圧が迅速に生ず
ることができるようにするとともに、ビツト線電
圧があまり低く降下することを阻止することによ
りセルの安定度を保持できるようにする。また、
回路10(基準電圧VR1を有する)はトランジス
タの特性とは独立に高い電圧利得を与える。回路
10においては、トランジスタ30により形成さ
れるクランプが、Pチヤネル・トランジスタ32
により形成された電流源および基準電圧VR1と協
働する。Nチヤネル・トランジスタ30とPチヤ
ネル・トランジスタ32のソースはビツト線14
に結合され、ドレインは動作電圧源に結合され
る。この場合には動作電圧源は5.0ボルトのVCCで
ある。トランジスタ30のゲートは電圧源VCCに
結合される。トランジスタ32のゲートは基準電
圧VR1に結合される。この基準電圧はチツプ上に
発生される可変電圧である。基準電圧VR1を発生
する回路は、CMOSにおいて起るNチヤネル・
トランジスタとPチヤネル・トランジスタにおけ
る変化を補償する。これについては第2図を参照
して説明する。しかし、基準電圧VR1は周囲条件
に応じて変化する直流電圧である。基準電圧VR1
はトランジスタのパラメータに従い、ビツト線に
対して比較的一定の電流源を与える電圧を供給す
る。それぞれ電流源とクランプを有する回路10
は、この実施例では2本の各ビツト線14,16
に対して設けられる。 A bit line circuit 10 is associated with the memory cell 12 to allow a differential voltage to quickly develop on the bit lines 14, 16 and to stabilize the cell by preventing the bit line voltage from dropping too low. To be able to maintain the degree. Also,
Circuit 10 (with reference voltage V R1 ) provides high voltage gain independent of transistor characteristics. In circuit 10, the clamp formed by transistor 30 is connected to P-channel transistor 32.
cooperates with a current source formed by and a reference voltage V R1 . The sources of N-channel transistor 30 and P-channel transistor 32 are connected to bit line 14.
and its drain is coupled to an operating voltage source. In this case the operating voltage source is V CC at 5.0 volts. The gate of transistor 30 is coupled to voltage source V CC . The gate of transistor 32 is coupled to reference voltage V R1 . This reference voltage is a variable voltage generated on the chip. The circuit that generates the reference voltage V R1 is an N-channel circuit that occurs in CMOS.
Compensates for changes in transistors and P-channel transistors. This will be explained with reference to FIG. However, the reference voltage V R1 is a DC voltage that changes depending on the ambient conditions. Reference voltage V R1
provides a voltage that provides a relatively constant current source to the bit line, depending on the parameters of the transistor. Circuit 10 each having a current source and a clamp
In this embodiment, each of the two bit lines 14, 16
provided for.
半導体の分野では電流源としてPチヤネル・ト
ランジスタを使用することは一般にない。その代
りに、各ゲートをビツト線に結合したNチヤネ
ル・トランジスタすなわちデプリーシヨン型トラ
ンジスタを使用する。そのように結合することに
よりクランプはほとんど行われず、かつ追従もし
ない。本発明は、改良した装置を得るためにビツ
ト線クランプの諸特徴をトラツキングに結びつけ
るものである。 P-channel transistors are not generally used as current sources in the semiconductor field. Instead, N-channel or depletion transistors are used with each gate coupled to a bit line. Such a connection results in little clamping and no tracking. The present invention combines the features of bit wire clamping with tracking to provide an improved device.
メモリセルを読出すために、ソース・ドレイン
路がビツト線対に結合されているトランジスタ3
4を導通状態にする等化信号が与えられる。これ
はビツト線を約4.0ボルトに等化する。この時に、
回路10に関してPチヤネル・トランジスタ32
が導通状態となり、トランジスタ30のしきい値
電圧が約1.5ボルトであるようにトランジスタ3
0が構成されているから、トランジスタ30によ
り構成されているクランプはまだ動作しない。し
たがつて、この構成ではトランジスタ30は、ビ
ツト線VCCより約1.5ボルト低くなるまでは導通状
態にならない。したがつて、トランジスタ30の
ゲートとソースが高レベルの間は、ビツト線が約
4ボルトに等しくされており、その4ボルトでは
トランジスタ30のための適切な電圧遷移が行わ
れないから、トランジスタ30は導通状態になら
ない。したがつて、この時には、トランジスタ3
2は電圧とは比較的独立にほぼ一定の電流源とな
る。メモリセル12は一方のビツト線を流れる電
流を変調する。この電流源はほぼ一定の電流を供
給するから、ビツト線電圧は大幅に変化しなけれ
ばならない。ビツト線電圧が変化すると、ビツト
線14と16の間の電圧差が読取られる。セルを
読取るためには約0.1ボルトのデルタで十分であ
る。 To read the memory cell, a transistor 3 whose source-drain path is coupled to the bit line pair
An equalization signal is applied which causes 4 to become conductive. This equalizes the bit line to about 4.0 volts. At this time,
P-channel transistor 32 with respect to circuit 10
is conductive and the threshold voltage of transistor 30 is approximately 1.5 volts.
0 is configured, the clamp configured by transistor 30 is not yet activated. Therefore, in this configuration, transistor 30 will not become conductive until approximately 1.5 volts below bit line V CC . Therefore, while the gate and source of transistor 30 are high, the bit line is made equal to approximately 4 volts, and 4 volts does not provide an adequate voltage transition for transistor 30; does not become conductive. Therefore, at this time, transistor 3
2 becomes a substantially constant current source relatively independent of voltage. Memory cell 12 modulates the current flowing through one bit line. Since this current source provides a nearly constant current, the bit line voltage must vary significantly. As the bit line voltage changes, the voltage difference between bit lines 14 and 16 is read. A delta of about 0.1 volt is sufficient to read the cell.
平衡クロツクがオフ状態になると、一方のビツ
ト線のPチヤネル・トランジスタが導通状態であ
る結果として、そのビツト線はVCCへ向つて動
く。他方のビツト線はメモリセル12の動作のた
めにアースレベルへ向つて動く。ビツト線の電圧
アースレベルへ向つて降下するにつれて、ある時
刻にクランプ・トランジスタ30を導通状態にす
るのに十分な電圧差が生じる。これは、ビツト線
の電圧が約3.5ボルトの時に起る。メモリセルは
ビツト線を約3ボルトに降下させるが、クランプ
はビツト線電圧がそれ以下に降下することを阻止
する。(これが起る前にセルは読取られている。)
ビツト線の電圧があまり低く下ることを阻止する
ことにより、メモリセルの記憶内容が急に変る危
険が大幅に減少する。 When the balanced clock is turned off, one bit line moves toward V CC as a result of the P-channel transistor on that bit line being conductive. The other bit line moves towards ground level for operation of memory cell 12. As the voltage on the bit line drops toward ground, at some point there is a sufficient voltage difference to cause clamp transistor 30 to become conductive. This occurs when the voltage on the bit line is approximately 3.5 volts. The memory cell drops the bit line to about 3 volts, but the clamp prevents the bit line voltage from dropping below that. (The cell has been read before this happens.)
By preventing the voltage on the bit line from dropping too low, the risk of sudden changes in the stored contents of the memory cell is greatly reduced.
第1図の下側部分は列読出しおよび書込み回路
を示す。この図からわかるように、書込み線2
0,22は読出し線24,26とは別である。こ
の図においては列選択信号はYnである。この信
号Ynが高レベルの時は、読出しおよび書込みの
ために列が選択される。差動列増幅器40が入力
トランジスタ42,44と、これらの入力トラン
ジスタのための電流源として機能するNチヤネ
ル・トランジスタ46とPチヤネル・トランジス
タ48,50とを含む様子が示されている。トラ
ンジスタ48,50のゲートは第2の基準電圧
VR2に接続される。トランジスタ48,50は、
読出し線との電圧とは独立にほぼ一定の電流を供
給するほぼ理想的な電流源負荷として機能する。 The lower part of FIG. 1 shows the column read and write circuits. As you can see from this diagram, write line 2
0 and 22 are separate from the readout lines 24 and 26. In this figure, the column selection signal is Yn. When this signal Yn is high, a column is selected for reading and writing. Differential column amplifier 40 is shown to include input transistors 42, 44, and N-channel transistor 46 and P-channel transistors 48, 50, which serve as current sources for these input transistors. The gates of transistors 48 and 50 are connected to a second reference voltage.
Connected to V R2 . The transistors 48 and 50 are
It functions as a nearly ideal current source load that supplies a nearly constant current independent of the voltage to the read line.
トランジスタ52,54は制御回路として機能
するスイツチング・トランジスタである。それら
のトランジスタはトランジスタ46のゲートを、
信号Ynの状態に応じて、電圧VR3とアース電位の
間で切り換える。信号Ynが低レベルの時は、ト
ランジスタ54がアースへ至る経路を導通状態と
するから、トランジスタ46のゲートは低レベル
である。また、信号Ynが低レベルの時は、トラ
ンジスタ56も導通状態となつて回路点60が
VCCの1つのしきい値以内に引き下げられる。ト
ランジスタ56は、信号Ynが低レベルの時に回
路点60をVCCマイナスVtoに保つクランプ・ト
ランジスタである。 Transistors 52 and 54 are switching transistors that function as control circuits. These transistors connect the gate of transistor 46 to
Switches between voltage V R3 and ground potential depending on the state of signal Yn. When the signal Yn is at a low level, the gate of the transistor 46 is at a low level because the transistor 54 conducts the path to ground. Furthermore, when the signal Yn is at a low level, the transistor 56 also becomes conductive and the circuit point 60 becomes conductive.
Pulled down to within one threshold of V CC . Transistor 56 is a clamp transistor that holds node 60 at V CC minus V to when signal Yn is low.
セルから読出している間はデータ書込み線20
と、それの相補データ書込み線22は電圧VCCに
保たれる。ビツト線電圧は列センス増幅器40を
駆動する。それによつてデータ読出し線24,2
6に出力信号が発生される。それらの出力信号は
主読出し増幅器(図示せず)により検出される。 While reading from the cell, the data write line 20
and its complementary data write line 22 are held at voltage V CC . The bit line voltage drives column sense amplifier 40. Thereby, the data readout lines 24, 2
An output signal is generated at 6. Their output signals are detected by a main readout amplifier (not shown).
メモリセル12へ書込むために、選択されたビ
ツト線をトランジスタ62または64を介して引
き下げるドライバ回路により、データ書込み線2
0または22がアース電位近くに引き下げられ
る。 To write to memory cell 12, data write line 2 is pulled down by a driver circuit that pulls down the selected bit line through transistor 62 or 64.
0 or 22 is pulled close to ground potential.
データ読出し線24,26のためのPチヤネ
ル・トランジスタ48,50は、トランジスタ4
2,44,46,52,54,56により示され
ているような列増幅器装置をそれぞれ有するいく
つかの列により共有される。 P-channel transistors 48, 50 for data read lines 24, 26 are transistors 4
It is shared by several columns each having a column amplifier device as indicated by 2, 44, 46, 52, 54, 56.
第1図の回路はPチヤネル・トランジスタ66
も含む。このトランジスタのゲートには列選択信
号Ynが与えられる。このトランジスタは漂遊路
に関するものである。大容量のRAMにおいて
は、データ読出し線24,26は各列のトランジ
スタ42,444に結合される。読出すべきセル
を含んでいる列以外の列について考えてみる。そ
れらの選択されている各列については、アドレス
されるメモリセルのための語線18が高レベルに
なると、それはアドレスされたメモリセルをそれ
のビツト線に結合するばかりでなく、複数の隣接
するメモリをそれぞれの対応するビツト線に結合
する。その結果、語線18に沿う各列はVCCの電
圧であるビツト線14または16を有する。ビツ
ト線14,16は対応するトランジスタ42,4
4のゲートに接続される。その結果として、選択
されない各列において、トランジスタ42または
46のゲートは電圧VCCとなる。そこで、データ
読出し線24または26が電圧VCCマイナスVto
(VtoはNチヤネル・トランジスタのしきい値を表
す)より低いと、トランジスタ42または46が
導通状態となる。これは選択されない各列におい
て起る。その結果、データ読出し線24または2
6が選択されていない全ての列中の回路点60に
結合され、そのためにデータ読出し線にかかる容
量負荷が大幅に増加し、RAMの速度が低下す
る。 The circuit of FIG. 1 is a P-channel transistor 66.
Also included. A column selection signal Yn is applied to the gate of this transistor. This transistor is for stray paths. In large capacity RAMs, data read lines 24, 26 are coupled to transistors 42, 444 in each column. Consider a column other than the column containing the cell to be read. For each of those selected columns, when the word line 18 for the addressed memory cell goes high, it not only couples the addressed memory cell to its bit line, but also connects the addressed memory cell to its bit line. Coupling the memory to each corresponding bit line. As a result, each column along word line 18 has a bit line 14 or 16 at a voltage of VCC . The bit lines 14, 16 correspond to the corresponding transistors 42, 4.
Connected to gate 4. As a result, in each unselected column, the gate of transistor 42 or 46 will be at voltage V CC . Therefore, the data read line 24 or 26 is connected to the voltage V CC minus V to
(V to represents the threshold of an N-channel transistor), transistor 42 or 46 becomes conductive. This occurs for each column that is not selected. As a result, the data read line 24 or 2
6 is coupled to node 60 in all unselected columns, which significantly increases the capacitive load on the data read lines and reduces the speed of the RAM.
この問題を解決するために、各列はトランジス
タ66を含む。このトランジスタのゲート・ドレ
イン路はビツト線14,16を結合する。トラン
ジスタ66のゲートは列選択信号Ynに結合され
る。列が選択された時にその信号Ynは高レベル
である。トランジスタ66はPチヤネル素子とし
て示されているから、ある列が選択されると(信
号Ynが高レベル)、選択された列のためのトラン
ジスタ66は非導通状態になる。しかし、選択さ
れない列のトランジスタ66は導通状態になる。
動作している語線に沿う各メモリセル12はそれ
自身の列のビツト線14,16の一方の電圧を通
常引き下げるから、その列のトランジスタ66が
導通状態になると、そのメモリセルは両方のビツ
ト線をVCC以下に引き下げる。そのために、選択
されていない全ての列のトランジスタ42,44
が非導通状態に保たれ、余分の容量がなくされ
て、その余分の容量に伴う問題が解消される。 To solve this problem, each column includes a transistor 66. The gate-drain path of this transistor couples bit lines 14,16. The gate of transistor 66 is coupled to column select signal Yn. When a column is selected, its signal Yn is high. Transistor 66 is shown as a P-channel device, so when a column is selected (signal Yn high), transistor 66 for the selected column is non-conductive. However, transistors 66 in unselected columns become conductive.
Since each memory cell 12 along an active word line normally pulls down the voltage on one of the bit lines 14, 16 of its own column, when transistor 66 in that column becomes conductive, that memory cell pulls down both bit lines 14, 16. Pull the line below V CC . To this end, all unselected column transistors 42, 44
is kept non-conducting and the extra capacitance is eliminated, eliminating the problems associated with that extra capacitance.
ここで説明している好適な実施列の基準電圧は
第2,3図に示す回路により発生される。各回路
はチツプ選択信号CSを受ける。また、それらの
各回路は、第1図に示す回路におけるトランジス
タの特性の変化を模するためにPチヤネル・トラ
ンジスタとNチヤネル・トランジスタも含む。第
1〜4図に示す回路は全て1つのチツプ上に作ら
れる。 The reference voltage for the preferred implementation described herein is generated by the circuit shown in FIGS. Each circuit receives a chip selection signal CS. Each of these circuits also includes a P-channel transistor and an N-channel transistor to mimic the variation in characteristics of the transistors in the circuit shown in FIG. The circuits shown in FIGS. 1-4 are all fabricated on one chip.
第2図において、チツプ選択信号CSは線80
へ結合される。信号CSが低レベルの時は、トラ
ンジスタ90と92により構成されているインバ
ータの出力81は高レベルである。この高レベル
出力によりPチヤネル・トランジスタ84,86
は非導通状態にされ、Nチヤネル・トランジスタ
88は導通状態にされる。そのためにトランジス
タ88のソース・ドレイン路によつて回路点87
の電位がアースレベルに引き下げられる。回路点
87はNチヤネル・トランジスタ96,98,1
00のゲートに結合されているからそれらのトラ
ンジスタは非導通状態にされる。 In FIG. 2, the chip select signal CS is on line 80.
is combined with When signal CS is low, the output 81 of the inverter formed by transistors 90 and 92 is high. This high level output causes P channel transistors 84, 86
is rendered nonconductive and N-channel transistor 88 is rendered conductive. For this purpose, the source-drain path of transistor 88 connects circuit point 87.
potential is lowered to ground level. Circuit point 87 is connected to N-channel transistors 96, 98, 1
Since they are coupled to the gate of 00, those transistors are rendered non-conductive.
更に、信号CSが低レベルの時には、Pチヤネ
ル・トランジスタ82が導通状態にされて、回路
点83のレベルが電圧VCCに引き下げられる。ト
ランジスタ82のソース・ドレイン路が回路点8
3のレベルを電圧VCCに引き下げる。回路点83
はPチヤネル・トランジスタ94のゲートに結合
されているから、トランジスタ94は非導通状態
にされる。トランジスタ94,96,98,10
0は電力を消費するから、チツプ選択信号が低レ
ベルの時にそれらのトランジスタは非導通状態に
される。それらのトランジスタが非導通状態にな
つている時は、Pチヤネル・トランジスタ102
とNチヤネル・トランジスタ104,106,1
08が回路点85を約3ボルト(VCCが5ボルト
の時)の電圧近くに保つ。トランジスタ102〜
108は小電力トランジスタであるから消費電力
は少い。回路点85は基準電圧VR1を与える。 Additionally, when signal CS is low, P-channel transistor 82 is rendered conductive and the level at node 83 is pulled down to voltage V CC . The source-drain path of transistor 82 is at circuit point 8
3 to the voltage V CC . Circuit point 83
is coupled to the gate of P-channel transistor 94, so transistor 94 is rendered non-conductive. Transistors 94, 96, 98, 10
Since the zeros dissipate power, their transistors are rendered nonconductive when the chip select signal is low. When those transistors are non-conducting, the P-channel transistors 102
and N-channel transistors 104, 106, 1
08 keeps circuit point 85 near a voltage of about 3 volts (when V CC is 5 volts). Transistor 102~
Since 108 is a low power transistor, power consumption is low. Circuit point 85 provides a reference voltage V R1 .
チツプ選択信号が高レベルになるとトランジス
タ82は非導通状態にされる。そうするとトラン
ジスタ90,92により構成されているインバー
タの出力81が低レベルとなるから、トランジス
タ84,86は導通状態となり、トランジスタ8
8は非導通状態となる。そうすると回路点83,
87は回路点85に接続される。そのためにPチ
ヤネル・トランジスタ94が非導通状態にされ、
トランジスタ96,98,100は導通状態にさ
れる。この回路構成により自己バイアスされるイ
ンバータが得られ、出力回路点85が入力回路点
83,87に接続される。出力回路点85は、R
チヤネル・トランジスタ94により模されている
Pチヤネル・トランジスタをたどる基準電圧を与
える。更に、メモリセル・バス・トランジスタ6
8,70はトランジスタ96,98,100によ
り模される。したがつて、出力VR1がPチヤネ
ル・トランジスタおよびNチヤネル・トランジス
タの変化をたどり、それによりトランジスタの特
性とは独立にベツト線14,16をバイアスでき
る。第1図のPチヤネル・トランジスタ32の特
性が変化したとすると、そのトランジスタと同じ
チツプに形成されているトランジスタ94の特性
も変化し、ビツト線にかかる負荷が補償される。
これと同じことがトランジスタ68,70と96
〜100にもあてはまる。 When the chip select signal goes high, transistor 82 is rendered non-conductive. Then, since the output 81 of the inverter constituted by transistors 90 and 92 becomes low level, transistors 84 and 86 become conductive, and transistor 8
8 becomes non-conductive. Then, circuit point 83,
87 is connected to circuit point 85. To this end, P-channel transistor 94 is rendered non-conducting;
Transistors 96, 98, and 100 are rendered conductive. This circuit configuration results in a self-biased inverter, with output point 85 connected to input points 83 and 87. The output circuit point 85 is R
A reference voltage is provided that traces a P-channel transistor, which is modeled by channel transistor 94. Furthermore, the memory cell bus transistor 6
8, 70 are modeled by transistors 96, 98, 100. Therefore, the output V R1 tracks the P-channel and N-channel transistors, thereby allowing the bet lines 14, 16 to be biased independently of the characteristics of the transistors. If the characteristics of P-channel transistor 32 of FIG. 1 change, the characteristics of transistor 94, which is formed on the same chip as that transistor, will also change to compensate for the load on the bit line.
The same thing applies to transistors 68, 70 and 96.
~100 also applies.
なるべくなら基準電圧VR1は複数の列を駆動す
るようにする。ここで説明している実施例におい
ては、第2図に示されているような基準電圧発生
器が2個64K CMOSスタチツクRAMのために使
用される。 Preferably, the reference voltage V R1 drives multiple columns. In the embodiment described herein, two reference voltage generators as shown in FIG. 2 are used for the 64K CMOS static RAM.
第3図は列増幅器のための基準電圧VR2,VR3
を与える回路を示す。第3図の基準電圧発生器に
おけるチツプ選択信号が、トランジスタ116と
118で構成されているインバータ114へ与え
られる。チツプ選択信号が低レベルの時は、イン
バータ114の出力120は高レベルである。出
力120は段110,112のPチヤネル・トラ
ンジスタのゲートとNチヤネル・トランジスタの
ゲートへ与えられる。したがつて、チツプ選択信
号が低レベルの時はPチヤネル・トランジスタ1
28が非導通状態にされ、Nチヤネル・トランジ
スタ130が導通状態にされて、回路点134を
トランジスタ130のソース・ドレイン路を経て
アースレベルへ引き下げる。また、チツプ選択信
号CSが低レベルの時は、段110におけるトラ
ンジスタ122,124,126,128,13
0のソース・ドレイン路を通るVCCのアスへ至る
電流路が断たれる。 Figure 3 shows the reference voltages V R2 and V R3 for the column amplifiers.
The circuit that gives . The chip select signal in the reference voltage generator of FIG. 3 is applied to an inverter 114 comprised of transistors 116 and 118. When the chip select signal is low, the output 120 of inverter 114 is high. Output 120 is provided to the gates of the P-channel transistors and the gates of the N-channel transistors in stages 110 and 112. Therefore, when the chip select signal is at a low level, P-channel transistor 1
28 is rendered nonconductive and N-channel transistor 130 is rendered conductive, pulling node 134 through the source-drain path of transistor 130 to ground. Also, when the chip selection signal CS is at a low level, the transistors 122, 124, 126, 128, 13 in the stage 110
The current path through the source-drain path of V CC to As is cut off.
チツプ選択信号CSが高レベルの時は、回路点
120は高レベルとなり、そのためにトランジス
タ128は導通状態にされ、トランジスタ130
は非導通状態にされる。そうすると回路点134
における電圧が、ゲートが回路点134に結合さ
れているNチヤネル・トランジスタ132の寸法
(幅)に対するトランジスタ122,124,1
26,128の相対的な寸法により決定される電
位まで上昇する。したがつて、信号CSが高レベ
ルの時は、段110においては電源VCCからアー
スまで電流が流れる。 When chip select signal CS is high, node 120 is high, which causes transistor 128 to conduct and transistor 130 to conduct.
is made non-conducting. Then circuit point 134
The voltage at transistors 122, 124,
26 and 128 to a potential determined by their relative dimensions. Therefore, when signal CS is high, current flows in stage 110 from the power supply V CC to ground.
段110においては、Pチヤネル・トランジス
タの特性を模するために1個のPチヤネル・トラ
ンジスタを用いる代りに、多数のチヤネル・トラ
ンジスタ122,124,126,128が用い
られる。これは、それらのトランジスタが直線領
域にバイアスされるようにするためである。その
ようにバイアスすることによりそれらの各トラン
ジスタのドレイン・ソース間電圧が最低となる。
第1図のトランジスタ48,50も直線領域にお
いてバイアスされる。したがつて、基準電圧VR2
はPチヤネル・トランジスタの特性を正しくたど
る。 In stage 110, instead of using a single P-channel transistor to mimic the characteristics of a P-channel transistor, multiple channel transistors 122, 124, 126, 128 are used. This is to ensure that the transistors are biased into the linear region. Biasing in this manner minimizes the drain-source voltage of each of those transistors.
Transistors 48 and 50 of FIG. 1 are also biased in the linear region. Therefore, the reference voltage V R2
correctly traces the characteristics of a P-channel transistor.
第2図に示す段112は、使用するPチヤネ
ル・トランジスタの数が1個少いことを除いて、
段110と同じである。その理由は、基準電圧
VR3が基準電圧VR2より高いからである。そのた
めに、使用するトランジスタを全て直線領域に保
つための余分のトランジスタが不要になる。 The stage 112 shown in FIG. 2 uses one less P-channel transistor;
It is the same as stage 110. The reason is that the reference voltage
This is because V R3 is higher than the reference voltage V R2 . This eliminates the need for extra transistors to keep all the transistors used in the linear region.
ここで説明している実施例においては、VCCは
5ボルト、基準電圧VR1は約3ボルト、基準電圧
VR2は約1.7ボルト、基準電圧VR3は約2.2ボルトで
ある。この回路により、VCCが予測された5ボル
トレベル以下の時に、それでも各部品が動作する
ようにする保護回路が得られる。そのような保護
回路を第4図に示す。この保護回路はPチヤネ
ル・トランジスタ136を有する回路134を含
む。電圧VCCが低くなると、データ読出し線24
の電圧は低すぎるレベルまで低下しようとする傾
向がある。その理由は、トランジスタ48,50
が直線領域ではなくて飽和領域にバイアスされる
ようになるからである。 In the example described here, V CC is 5 volts, the reference voltage V R1 is approximately 3 volts, and the reference voltage V R1 is approximately 3 volts.
V R2 is approximately 1.7 volts and reference voltage V R3 is approximately 2.2 volts. This circuit provides a protection circuit that allows each component to still operate when V CC is below the predicted 5 volt level. Such a protection circuit is shown in FIG. The protection circuit includes a circuit 134 having a P-channel transistor 136. When the voltage V CC becomes low, the data read line 24
tends to drop to too low a level. The reason is that transistors 48, 50
This is because the current is biased toward the saturated region rather than the linear region.
このようなことが起きないようにするために、
回路134は列増幅器40を模する。電圧VCCが
低くなるにつれて、回路134中の回路点138
がデータ読出し線24,26の電圧降下より先に
電圧降下する。トランジスタ140のゲートが基
準電圧VR2ではなくてVR3により駆駆動されるた
めに、データ読出し線24が電圧降下するより前
に回路点138が電圧降下する。このために、ト
ランジスタ48,50(第1図)がVCCの降下に
つれて飽和領域に入る前に、トランジスタ140
が確実に飽和領域に入れられる。回路点138が
低レベルになると、トランジスタ136が導通状
態になつて、データ読出し線24が低すぎるレベ
ルまで電圧降することを阻止する。電圧VCCが3
ボルトまで低下し、第4図に示す保護回路が用い
られないとすると、データ読出し線24は約0.5
ボルトまで低下する。しかし、第4図に示す保護
回路を用いることにより、データ読出し線24は
約2ボルトに保たれる。 To prevent this from happening,
Circuit 134 mimics column amplifier 40. As voltage V CC decreases, circuit point 138 in circuit 134
The voltage drops before the voltage drops on the data read lines 24 and 26. Since the gate of transistor 140 is driven by V R3 instead of reference voltage V R2 , node 138 drops in voltage before data read line 24 drops in voltage. To this end, before transistors 48, 50 (FIG. 1) enter saturation as V CC falls, transistor 140
is definitely placed in the saturated region. When node 138 goes low, transistor 136 becomes conductive, preventing data read line 24 from dropping to too low a level. Voltage V CC is 3
If the protection circuit shown in FIG. 4 is not used, the data read line 24 will be approximately
Drops to volts. However, by using the protection circuit shown in FIG. 4, data read line 24 is maintained at approximately 2 volts.
第1図は半導体メモリ用のビツト線負荷回路
と、制御回路を有する列読出しおよび書込み回路
を含むいくつかの列回路とを示す回路図、第2図
は第1図の回路において用いられる基準電圧を供
給する基準電圧発生器の回路図、第3図は第1図
の回路において用いられる別の2種類の基準電圧
を供給する基準電圧発生器の回路図、第4図は低
い電源電圧保護回路の回路図である。
10…ビツト線負荷、12…メモリセル、1
4,16…ビツト線、24,26…データ読出し
線、30…ビツト線クランプ、32,46…電流
源、34…平衡手段、40…差動増幅器、52,
54…スイツチング手段。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a bit line load circuit for a semiconductor memory and some column circuits including column read and write circuits with control circuits; FIG. 2 shows the reference voltages used in the circuit of FIG. Figure 3 is a circuit diagram of a reference voltage generator that supplies two other types of reference voltages used in the circuit of Figure 1, Figure 4 is a low power supply voltage protection circuit. FIG. 10...Bit line load, 12...Memory cell, 1
4, 16... Bit line, 24, 26... Data read line, 30... Bit line clamp, 32, 46... Current source, 34... Balancing means, 40... Differential amplifier, 52,
54...Switching means.
Claims (1)
ジスタ対を有し、列線対と前記ワード線との一つ
の交点に位置し接続されているものを含む複数の
マルチトランジスタメモリセル12と、 対応する列線にそれぞれ接続された複数のバイ
アス手段を有し、各々の前記バイアス手段はPチ
ヤネルトランジスタ32とクランプとして動作す
るNチヤネルトランジスタ30を有し、各々のト
ランジスタは供給電圧と前記対応する列線との間
に接続されたソース・ドレイン路を有し、また特
定のバイアス手段によつて列線14,16がグラ
ンドへ引かれるため、各々の列線での電圧の振れ
を制限するように前記バイアス手段10が配置さ
れた制御回路10とを備えたCMOS集積回路装
置において、 前記Pチヤネルトランジスタは、電流源として
動作するために接続されており、 前記制御回路は、列線対に接続された各々の前
記バイアス手段のために、前記供給電圧入力端子
VCCに接続され、前記Pチヤネルトランジスタ
32のゲートに接続された出力端を有する基準電
圧回路VRIをさらに有しており、この基準電圧回
路は、集積回路装置内の環境条件の変化の影響を
補償するために補償手段96,98,100を備
えていることを特徴とするCMOS集積回路装置。 2 基準電圧回路の前記補償手段は、前記バイア
ス手段10と前記メモリセル12のミラートラン
ジスタ素子にサイズを合わせたトランジスタ素子
96,98,100を備え、これにより前記装置
内の環境条件を補償することを特徴とする請求項
1記載のCMOS集積回路装置。 3 前記基準電圧回路は、第1の供給電圧に接続
されたドレインを有する第1のPチヤネルトラン
ジスタ102と、前記第1のPチヤネルトランジ
スタのソースと基準電位との間に直列に接続され
たソース/ドレイン路を有する三つの接続された
Nチヤネルトランジスタ96,98,100とを
備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の
CMOS集積回路装置。 4 前記基準電圧回路は、Pチヤネルトランジス
タ90とNチヤネルトランジスタ92とを有する
自己バイアスインバータを備えたことを特徴とす
る請求項1又は2記載CMOS集積回路装置。 5 前記基準電圧回路は、半導体メモリセル内の
環境条件の変化を補償するために変化する第1の
基準電圧を供給するためにPチヤネルトランジス
タとNチヤネルトランジスタとを備えたことを特
徴とする請求項1又は2記載のCMOS集積回路
装置。 6 各々の前記メモリセルは4つのNチヤネルト
ランジスタを備え、そのうちの二つが交差結合ラ
ツチ回路において接続されていることを特徴とす
る請求項1ないし5のいずれかに記載のCMOS
集積回路装置。 7 前記第1のPチヤネルトランジスタ102
は、前記第1の電源電圧VCCと前記基準電圧回
路の前記出力端子との間に接続されたソース−ド
レイン路を有し、前記三つのNチヤネルトランジ
スタは、前記基準電位と前記出力端子との間に直
列に結合されたソース−ドレイン路を有すること
を特徴とする請求項3記載のCMOS集積回路装
置。 8 前記基準電圧回路は0でない電圧を、前記複
数のバイアス手段の前記Pチヤネルトランジスタ
32のゲート電極に与えることを特徴とする請求
項1ないし7のいずれかに記載のCMOS集積回
路装置。 9 前記半導体メモリは、それぞれ対応する列線
14,16にゲートが接続され、それぞれ各デー
タ読み出しラインを関連する入力トランジスタ対
間の共通ノード60に選択的に結合する複数の列
トランジスタ42,44に結合されたデータ読み
出し線対24,26を有し、 これにより各々の列は、列線対を有し、各々の
共通ノードは前記データ読み出し線に選択的に結
合される関係にあり、前記列回路はさらに前記デ
ータ読み出し線と、前記集積回路装置内の前記環
境条件の変化を補償するために変化する第2の基
準電圧回路VR2とに結合された電流源負荷4
8,50を備えたことを特徴とする請求項1ない
し8のいずれかに記載のCMOS集積回路装置。 10 前記各列線対14,16の間にそれぞれが
結合された複数の寄生容量減少手段66をさらに
備え、列選択信号Ynに応答して前記列線対間の
メモリセルに選択された列の共通ノードを除いて
前記共通ノード60の各々から前記読み出し線を
分離可能なように前記列線対を一緒に結合するこ
とを特徴とする請求項9記載のCMOS集積回路
装置。 11 複数の列線対に関連あるデータ読み出し線
対24,26と、各列に、前記データ読み出し線
に結合され、環境温度の変化によりトランジスタ
特性が変化するのを補償するために変化する第3
の基準電圧を供給する第3の基準電圧回路に接続
された各差動増幅器配列46,56,52,54
を備えた列回路を有することを特徴とする請求項
1ないし10のいずれかに記載のCMOS集積回
路装置。[Scope of Claims] 1. A memory array, a plurality of column line pairs 14 and 16, a plurality of word lines 18, each cell having a cross-coupled N-channel transistor pair, and the column line pair and the word line a plurality of multi-transistor memory cells 12, including one located at and connected to a corresponding column line, and a plurality of biasing means each connected to a corresponding column line, each said biasing means being a P-channel transistor 32 and an N-channel transistor 30 operating as a clamp, each transistor having a source-drain path connected between the supply voltage and the corresponding column line, and by specific biasing means. and a control circuit 10 in which the biasing means 10 is arranged so as to limit voltage swings on each column line because the column lines 14 and 16 are drawn to ground, the P channel the transistor is connected to operate as a current source, and the control circuit is connected to the supply voltage input terminal for each biasing means connected to a column line pair.
It further comprises a reference voltage circuit VRI connected to VCC and having an output connected to the gate of said P-channel transistor 32, said reference voltage circuit compensating for the effects of changes in environmental conditions within the integrated circuit device. A CMOS integrated circuit device comprising compensation means 96, 98, 100 for the purpose of 2. The compensation means of the reference voltage circuit comprises transistor elements 96, 98, 100 sized to mirror transistor elements of the bias means 10 and the memory cell 12, thereby compensating for environmental conditions within the device. The CMOS integrated circuit device according to claim 1, characterized in that: 3. The reference voltage circuit includes a first P-channel transistor 102 having a drain connected to a first supply voltage, and a source connected in series between the source of the first P-channel transistor and a reference potential. 3. Three connected N-channel transistors 96, 98, 100 having /drain paths.
CMOS integrated circuit device. 4. The CMOS integrated circuit device according to claim 1 or 2, wherein the reference voltage circuit includes a self-bias inverter having a P-channel transistor 90 and an N-channel transistor 92. 5. The reference voltage circuit comprises a P-channel transistor and an N-channel transistor to provide a first reference voltage that varies to compensate for changes in environmental conditions within the semiconductor memory cell. The CMOS integrated circuit device according to item 1 or 2. 6. A CMOS according to claim 1, wherein each memory cell comprises four N-channel transistors, two of which are connected in a cross-coupled latch circuit.
Integrated circuit device. 7 The first P-channel transistor 102
has a source-drain path connected between the first power supply voltage VCC and the output terminal of the reference voltage circuit, and the three N-channel transistors are connected between the reference potential and the output terminal. 4. The CMOS integrated circuit device of claim 3, further comprising a source-drain path coupled in series therebetween. 8. The CMOS integrated circuit device according to claim 1, wherein the reference voltage circuit applies a non-zero voltage to the gate electrode of the P-channel transistor 32 of the plurality of bias means. 9. The semiconductor memory includes a plurality of column transistors 42, 44 each having a gate connected to a corresponding column line 14, 16, each selectively coupling each data read line to a common node 60 between an associated pair of input transistors. a coupled data readout line pair 24, 26, such that each column has a column line pair, each common node being in selectively coupled relationship with said data readout line; The circuit further includes a current source load 4 coupled to the data readout line and a second reference voltage circuit VR2 that varies to compensate for changes in the environmental conditions within the integrated circuit device.
9. The CMOS integrated circuit device according to claim 1, further comprising: 8,50. 10 Further comprising a plurality of parasitic capacitance reducing means 66 each coupled between each of the column line pairs 14 and 16, the parasitic capacitance reducing means 66 is configured to reduce the number of columns selected in the memory cells between the column line pairs in response to a column selection signal Yn. 10. The CMOS integrated circuit device of claim 9, wherein the pair of column lines are coupled together such that the readout line is separable from each of the common nodes except for a common node. 11 data readout line pairs 24, 26 associated with a plurality of column line pairs, and a third data readout line pair for each column coupled to said data readout line and that changes to compensate for changes in transistor characteristics due to changes in ambient temperature.
each differential amplifier array 46, 56, 52, 54 connected to a third reference voltage circuit providing a reference voltage of
11. The CMOS integrated circuit device according to claim 1, further comprising a column circuit comprising a column circuit.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US53448483A | 1983-09-21 | 1983-09-21 | |
| US534484 | 1983-09-21 | ||
| US633091 | 1984-07-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154394A JPS60154394A (en) | 1985-08-14 |
| JPH036599B2 true JPH036599B2 (en) | 1991-01-30 |
Family
ID=24130251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59198388A Granted JPS60154394A (en) | 1983-09-21 | 1984-09-21 | Bit line load for semiconductor memory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154394A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8602450A (en) * | 1986-09-29 | 1988-04-18 | Philips Nv | INTEGRATED MEMORY CIRCUIT WITH A SIMPLE WRITING BUS CIRCUIT. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6044747B2 (en) * | 1978-05-15 | 1985-10-05 | 日本電気株式会社 | memory device |
| JPS55132589A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-15 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory unit |
| JPS589514B2 (en) * | 1981-11-24 | 1983-02-21 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor memory common data line load circuit |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP59198388A patent/JPS60154394A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60154394A (en) | 1985-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |