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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterspeichervorrichtung,
die ROM-Zellen (Read Only Memory (ROM)= Nurlesespeicher) aufweist, und
insbesondere die Verbesserung ihrer Lesebetriebsgeschwindigkeit.
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Eine
Halbleiterspeichervorrichtung des Stands der Technik besteht aus
einer Speicherzellenanordnung, die eine Vielzahl von ROM-Zellen
enthält,
die mit einer Vielzahl von Bitleitungen verbunden sind, einer Vielzahl
von Tastverstärkern,
von denen jeder einen MOS-Transistor enthält, der mit einer der Bitleitungen
verbunden ist, einer Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung zum Anlegen
einer Referenzspannung an ein Gate des MOS-Transistors und einer
Bitleitungs-Auswahlschaltung zum Erzeugen einer Vielzahl von Bitleitungs-Auswahlsignalen zum
Auswählen
der jeweiligen Bitleitungen.
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In
der zuvor beschriebenen ROM-Vorrichtung des Stands der Technik kann
jedoch die Referenzspannung aufgrund einer kapazitiven Kopplung von
Gate und Source (Drain) des MOS-Transistors abgesenkt werden. Im
Ergebnis wird die Geschwindigkeit des Lesebetriebs herabgesetzt.
Dies wird später
im Detail erläutert.
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In
der EP-A2-0 291 025 ist eine ROM-Schaltung beschrieben, in der nur
die ausgewählte
Bitleitung vorgeladen wird, alle anderen, nicht ausgewählten Bitleitungen
aber entladen (GND) werden; diese Maßnahme soll die Geschwindigkeit
beim Lesebetrieb erhö hen.
Diese bekannte ROM-Schaltung enthält Bitleitungen, Wortleitungen
und Zellen; letztere sind zwischen die Bit- und die Wortleitungen
eingebunden. Ausserdem ist ein Entladekreis vorhanden, der zum erwähnten Entladen
aller Bitleitungen außer einer
Bitleitung dient, um in einer Zelle, die an die betreffende eine
Bitleitung angeschlossen ist, einen gespeicherten Dateninhalt auszulesen.
Damit wird ein Verlangsamen der Lesegeschwindigkeit vermieden.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Geschwindigkeitsverminderung
des Lesebetriebs einer Halbleiterspeichervorrichtung, die ROM-Zellen
enthält,
in verbesserter, neuartiger Weise zu unterdrücken bzw. zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Halbleiterspeichervorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile, vorteilhafte Weiterbildungen und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen,
worin:
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1 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine ROM-Vorrichtung des Stands der
Technik zeigt;
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2 ein
Zeitgabediagramm ist, das den Betrieb der Vorrichtung der 1 zeigt;
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3 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine andere bekannte Ausführungsform
der ROM-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert;
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4 ein
Zeitgabediagramm ist, das den Betrieb der Vorrichtung der 3 zeigt;
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5 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine Ausführungsform der ROM-Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert;
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6 ein
Zeitgabediagramm ist, das den Betrieb der Vorrichtung der 5 zeigt;
und
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7A, 7B, 7C und 7D Schaltungsdiagramme
der Modifikationen der Speicherzellenanordnung der 3 und 5 sind.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Vor
der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird eine ROM-Vorrichtung
des Stands der Technik mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert.
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In
der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine
Speicherzellenanordnung (memory cell array), bezeichnen 2-1, 2-2, ... Tastverstärker und
bezeichnet 3 eine Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung.
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Die
Speicherzellenanordnung 1 wird durch nicht-flüchtige Speicherzellen
MC11, MC12, ...,
MC21, MC22, ...
gebildet, von denen jede eine Source, die mit einem Erdeanschluß GND verbunden
ist, ein Drain, das mit einer der Bitleitungen BL1,
BL2, ... verbunden ist, ein gleitendes Gate
(floating gate) und ein Steuergate hat, das mit einer der Wortleitungen
WL1, WL2, ... verbunden
ist. Zum Beispiel beträgt
eine Schwellenspannung einer Speicherzelle 6 Volt für Daten "0" und eine Schwellenspannung für eine Speicherzelle
beträgt
2 Volt für
Daten "1".
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Eines
der X-Adreßsignale
X1, X2, ... wird durch einen Reihendecoder DECX hochpegelig gemacht
und deshalb wird eine der Wortleitungen WL1, WL2, ... ausgewählt. In diesem Fall ist die
Spannung an der ausgewählten
Wortleitung gleich 4 Volt und die Spannung an nicht-ausgewählten Wortleitungen beträgt 0 Volt.
Gleichzeitig wird eines der Y-Adreßsignale Y1, Y2, ... durch
einen Spaltendecoder DECY hochpegelig gemacht und deshalb wird eine
der Bitleitungen BL1, BL2,
... durch die Tastverstärker 2-1, 2-2,
... ausgewählt.
Daten werden deshalb aus einer ausgewählten Speicherzelle ausgelesen.
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Der
Tastverstärker 2-1 (2-2,
...) besteht aus einer NAND-Schaltung 211 (221,
...) zum Empfangen des Y-Adreßsignals
Y1 (Y2, ...) und eines Vorladesignals PRC, einem P-Kanal-MOS-Transistor 212 (222,
...), der eine Source, die mit einem Stromversorgungsanschluß VDD verbunden ist, und ein Gate hat, das mit
einem Ausgangsanschluß der NAND-Schaltung 211 (221,
...) verbunden ist, einem N-Kanal-MOS-Transistor 213, der
zwischen dem Drain des P-Kanal-MOS-Transistors 212, (222,
...) und der Bitleitung BL1 (BL2,
...) verbunden ist, und einem Inverter 214 (224,
...), der mit den Drains der Transistoren 212 (222,
...) und 213 (223, ...) zum Erzeugen eines Tastverstärker-Ausgangssignals
S1 (S2, ...) verbunden
ist. Auch wird eine Referenzspannung VREF von
der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 3 an die Gates
der Transistoren 213, 223, ... angelegt. Es wird
darauf hingewiesen, daß das Vorladesignal
PRC von einer Steuerschaltung CONT erzeugt wird.
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Die
Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 3 besteht aus einem
P-Kanal-MOS-Transistor 301, der ein geerdetes Gate hat,
und aus zwei Drain-Gate-verbundenen N-Kanal-MOS-Tranistoren 302, 303.
In diesem Fall ist der EIN-Widerstandswert des P-Kanal-MOS-Transistors 301 ausreichend groß. Wenn
die Schwellenspannung Vthn der N-Kanal-MOS-Transistoren 302 und 303 durch
0,7 Volt gegeben ist, beträgt
die Referenzspannung VREF gleich
VREF = 2·Vthn
= 1,4 V
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Der
Betrieb der Vorrichtung der 1 wird nachfolgend
mit Bezug auf die 2 erläutert. Hier wird angenommen,
daß die
Speicherzellen MC11 und MC12 die
Daten "0" speichern und daß die Speicherzellen
MC21 und MC22 die
Daten "1" speichern.
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Ein
Lesebetrieb für
die Speicherzelle MC11 wird von dem Zeitpunkt
t1 bis zum Zeitpunkt t3 ausgeführt.
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Zuerst
wird beim Zeitpunkt t1, um eine Vorladeoperation bezüglich der
Bitleitung BL1 durchzuführen, das Vorladesignal PRC
hochpegelig (= VDD) gemacht und die Y-Adreßsignale
Y1 bzw. Y2 werden hochpegelig (= VDD) (= "high") bzw. niederpegelig
(= GND) (= "low") gemacht. Im Ergebnis
wird die Spannung am Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 niederpegelig
bzw. niedrig, während
die Spannung am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 auf
hohem Pegel bzw. hoch bleibt. Die Transistoren 212 und 222 werden
deshalb EIN bzw. AUS geschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen
durch die niederpegeligen X-Adreßsignale X1 und X2 ausgeschaltet
werden. In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand durch die Referenzspannung Vref (=
2Vthn) sind, die Bitleitung BL1 auf VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL2 auf niedrigem Pegel bleibt.
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Nachfolgend
wird beim Zeitpunkt t2, um eine Datenabtastoperation bezüglich der
Speicherzelle MC11 durchzuführen, das
X-Adreßsignal
X1 auf hohen Pegel gebracht, um die Wortlei tung WL1 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X2 auf niedrigem Pegel verbleibt. In diesem Fall bleibt, da die Speicherzelle
MC11 die Daten "0" speichert,
die Speicherzelle MC11 in einem AUS-Zustand
derart, daß die Spannungen
an den Bitleitungen BL1 und BL2 auf
hohem Pegel (= VREF – Vthn)
bzw. niedrigem Pegel verbleiben. Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S1 einen niedrigen Pegel (= Daten "0") auf.
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Ein
Lesebetrieb für
die Speicherzelle MC12 wird nachfolgend
vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t5 ausgeführt.
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Beim
Zeitpunkt t3 wird, um einen Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL2 durchzuführen, das Vorladesignal PRC
auf hohen Pegel gebracht (= VDD) und die
Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden auf niedrigen Pegel (= GND) bzw. hohen Pegel (=
VDD) gebracht. Im Ergebnis wird die Spannung
am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 niedrig,
während
die Spannung am Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 hoch bleibt.
Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb ausgeschaltet
bzw. eingeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen
durch niedrige X-Adreßsignale
X1 und X2 ausgeschaltet werden. In diesem Fall ist, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand durch die Bezugsspannung VREF (= 2Vthn) sind, die Bitleitung BL2 auf
VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL1 hochpegelig (= VREF – Vthn) bleibt.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t4, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC12 auszuführen, das
X-Adreßsignal
X1 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL1 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X2 auf niedrigem Pegel verbleibt. In diesem Fall verbleibt, da die
Speicher zelle MC12 die Daten "0" speichert, die Speicherzelle MC12 in einem AUS-Zustand, so daß die Spannungen an
den Bitleitungen BL1 und BL2 hoch
(= VREF – Vthn) bleiben.
Im Ergebnis ist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S2 niederpegelig (= Daten "0").
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Als
nächstes
wird ein Lesebetrieb der Speicherzelle MC21 von
dem Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t7 ausgeführt.
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Zum
Zeitpunkt t5 wird, um einen Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL1 auszuführen,
das Vorladesignal PRC auf hohen Pegel (= VDD)
gebracht und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden auf hohen Pegel (= VDD)
bzw. niedrigen Pegel (= GND) gebracht. Im Ergebnis wird die Spannung
am Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 niedrig,
wohingegen die Spannung am Knoten N2 der
NAND-Schaltung 221 hoch bleibt. Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb
eingeschaltet bzw. ausgeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen
durch die niedrigen bzw. niederpegeligen X-Adreßsignale X1 und X2 ausgeschaltet
werden. Die Transistoren 213 und 223 sind in einem
EIN-Zustand durch die Bezugsspannung VREF (=
2Vthn). In diesem Fall verbleiben die Spannungen
an den Bitleitungen BL1 und BL2 auf
VREF – Vthn.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t6, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC21 auszuführen, das
X-Adreßsignal
X2 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL2 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X1 auf niedrigem Pegel verbleibt. In diesem Fall wird, da die Speicherzelle MC21 die Daten "1" speichert,
die Speicherzelle MC21 eingeschaltet, so
daß die
Spannung an der Bitleitung BL1 niedrig wird.
Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S1 einen hohen Pegel auf (= Daten "1").
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In
dem zuvor erwähnten
Zustand ist, da die Speicherzelle MC22 auch
die Daten "1" speichert, die Speicherzelle
MC22 auch eingeschaltet, so daß die Spannung
an der Bitleitung BL2 auch niedrig wird. D.h.,
daß, wenn
die Spannungen an den Bitleitungen BL1 und
BL2 gleichzeitig abgesenkt werden, die Referenzspannung
VREF aufgrund der kapazitiven Kopplung von
Gate und Source (Drain) von jedem der Transistoren 213 und 223,
wie in der 1 durch C1 und C2 angegeben
ist, auch abnimmt.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß die
Referenzspannung VREF um so niedriger wird,
je größer die
Anzahl der Bitleitungen wird, deren Spannungen gleichzeitig abgesenkt
werden. Nach dem Absenken der Referenzspannung VREF steigt
die Referenzspannung VREF allmählich an,
wie in der 2 angegeben ist, da der EIN-Widerstand
des Transistors 301 relativ groß ist.
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Ein
Lesebetrieb der Speicherzelle MC22 wird als
nächstes
vom Zeitpunkt t7 zum Zeitpunkt t9 ausgeführt.
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Zum
Zeitpunkt t7 wird, um einen Vorladebetrieb der Bitleitung BL2 durchzuführen, das Vorladesignal PRC
auf hohen Pegel gebracht (= VDD) und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden auf niedrigen Pegel (= GND) bzw. hohen Pegel (=VDD) gebracht. Im Ergebnis wird die Spannung
am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 niedrig,
während
die Spannung am Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 hoch bleibt.
Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb ausgeschaltet
bzw. eingeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen
durch die niederpegeligen X-Adreßsignale X1 und X2 ausgeschaltet werden.
In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem unvollständigen
EIN-Zustand durch die niedrige Referenzspannung VREF sind,
die Bitleitung BL2 allmählich auf VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL1 niedrig bleibt.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t8, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC22 durchzuführen, das
X-Adreßsignal
X2 auf hohen Pegel gebracht, um die Wortleitung WL2 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X1 niedrig bleibt. In diesem Fall wird, da die Speicherzelle MC22 die Daten "1" speichert,
die Speicherzelle MC22 eingeschaltet, so
daß die
Spannung an der Bitleitung BL2 niedrig wird.
Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S2 einen hohen Pegel (= Daten "1") auf.
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In
dem zuvor erwähnten
Zustand, in dem die Referenzspannung VREF niedriger
als 2·Vthn ist, wird, wenn eine Speicherzelle, die
die Daten "1" speichert, ausgelesen
werden soll, die Geschwindigkeit des Lesebetriebs für diese
Speicherzelle abgesenkt, da der EIN-Widerstand des Transistors 213 (223)
hoch ist, so daß die
Spannung an dem vorgeladenen Eingang des Inverters 214 (224)
nur schwer bzw. kaum oder nur langsam abfällt.
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In
der Vorrichtung der 1 wird somit die Spannung VREF kleiner, wodurch die Geschwindigkeit des
Lesebetriebs niedriger wird.
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In
der 3, die eine andere bekannte Ausführungsform
wiedergibt, ist eine Herunterziehschaltung 4 den Elementen
der 1 hinzugefügt.
D.h., daß die
Herunterziehschaltung 4 oder Pulldown-Schaltung durch N-KanalMOS-Transistoren 411, 421,
... aufgebaut ist. Jeder der Transistoren 411, 421,
... hat ein Drain, das mit einer der entsprechenden Bitleitungen
BL1, BL2 ... verbunden
ist, eine Source, die mit dem Masseanschluß GND verbunden ist, und ein
Gate zum Empfangen eines der Y-Adreßsignale Y1, Y2, ... über einen
der Inverter 412, 422, ... .
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Der
Betrieb der Vorrichtung der 3 wird als
nächstes
unter Bezugnahme auf die 4 erläutert. Hier wird angenommen,
daß die
Speicherzellen MC11 und MC12 Daten "0" speichern und daß die Speicherzellen MC21 und MC22 Daten "1" speichern.
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Ein
Lesebetrieb für
die Speicherzelle MC11 wird vom Zeitpunkt
t1 bis zum Zeitpunkt t3 ausgeführt (vgl. 4).
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Zuerst
wird beim Zeitpunkt t1, um einen Vorladebetrieb bezüglich der
Bitleitung BL1 auszuführen, das Vorladesignal PRC
auf hohen Pegel (= VDD) gebracht und die
Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden hochpegelig (= VDD) bzw.
niederpegelig (= GND) gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung am
Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 niedrig,
während
die Spannung am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 hoch bleibt.
Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb eingeschaltet
bzw. ausgeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen
durch die niederpegeligen X-Adreßsignale X1 und X2 ausgeschaltet werden.
Andererseits werden die Signale Y1 und Y2 niederpegelig bzw. hochpegelig
gemacht, so daß die Transistoren 411 und 421 ausgeschaltet
bzw. eingeschaltet werden. In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand durch die Referenzspannung VREF (=
2Vthn) sind, die Bitleitung BL1 auf
VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL2 niedrig bleibt.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t2, um einen Datenabtastbetrieb bzw. Datenlesebetrieb
bezüglich
der Speicherzelle MC11 durchzuführen, das X-Adreßsignal
X1 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL1 auszuwählen, während das X-Adreßsignal
X2 auf niedrigem Pegel bleibt. In diesem Fall bleibt, da die Speicherzelle
MC11 die Daten "0" speichert,
die Speicherzelle MC11 im AUS-Zustand, so
daß die
Spannung an der Bitleitung BL1 bzw. BL2 hochpegelig (= VREF – Vthn) bzw. niederpegelig bleibt. Im Ergebnis
weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S1 einen niedrigen Pegel auf (= Daten "0").
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Ein
Lesebetrieb der Speicherzelle MC12 wird als
nächstes
vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t5 ausgeführt.
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Beim
Zeitpunkt t3 werden, um einen Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL2 durchzuführen, das Vorladesignal PRC
hochpegelig (= VDD) und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden niederpegelig (= GND) bzw. hochpegelig (= VDD) gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung
am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 niederpegelig,
während
die Spannung an dem Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 hochpegelig
verbleibt. Die Transistoren 212 und 222 werden
deshalb ausgeschaltet bzw. eingeschaltet. Es wird darauf hingewiesen,
daß alle
Speicherzel len durch die niederpegeligen X-Adreßsignale X1 und X2 ausgeschaltet
werden. Andererseits werden die Signale Y1 und Y2 hochpegelig
bzw. niederpegelig gemacht, so daß die Transistoren 411 und 421 eingeschaltet
bzw. ausgeschaltet werden. In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand durch die Referenzspannung VREF (= 2Vthn) sind, die Bitleitung BL2 auf
VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL1 niedrig bleibt.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t4, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC12 durchzuführen, das
X-Adreßsignal
X1 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL1 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X2 niederpegelig bleibt. In diesem Fall bleibt, da die Speicherzelle
MC12 die Daten "0" speichert,
die Speicherzelle MC12 im AUS-Zustand, so daß die Spannungen
an den Bitleitungen BL1 und BL2 auf
niedrigem bzw. hohem Pegel (= VREF – Vthn) verbleiben. Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S2 niedrigen Pegel auf (= Daten "0").
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Ein
Lesebetrieb der Speicherzelle MC21 wird als
nächstes
vom Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t7 ausgeführt.
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Beim
Zeitpunkt t5 wird, um einen Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL1 auszuführen,
das Vorladesignal PRC hochpegelig gemacht (= VDD)
und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden hochpegelig (= VDD) bzw.
niederpegelig (= GND) gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung am
Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 niedrig,
während
die Spannung am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 hoch bleibt.
Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb eingeschaltet
bzw. ausgeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen
durch die niederpegeligen X-Adreßsignale X1 und X2 ausgeschaltet werden.
Andererseits werden die Signale Y1 bzw. Y2 niederpegelig bzw. hochpegelig
gemacht, so daß die Transistoren 411 und 421 ausgeschaltet
bzw. eingeschaltet werden. In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand
durch die Referenzspannung (VREF = 2Vthn) sind, die Bitleitung BL1 auf
VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL2 niedrig bleibt.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t6, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC21 auszuführen, das
X-Adreßsignal
X2 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL2 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X1 niederpegelig bleibt. In diesem Fall wird, da die Speicherzelle
MC21 die Daten "1" speichert,
die Speicherzelle MC21 eingeschaltet, so
daß die
Spannung an der Bitleitung BL1 niedrig wird.
Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S1 einen hohen Pegel auf (= Daten "1").
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In
dem zuvor erwähnten
Zustand wird, da die Speicherzelle MC22 auch
die Daten "1" speichert, die Speicherzelle
MC22 auch eingeschaltet. In diesem Fall,
wird die Spannung an der Bitleitung BL2 jedoch bereits
niederpegelig.
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Auch
wenn die Spannung an der Bitleitung BL1 absinkt,
sinkt deshalb die Referenzspannung VREF aufgrund
der kapazitiven Kopplung von Gate und Source (Drain) jedes der Transistoren 213 und 223 nicht
ab.
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Ein
Lesebetrieb der Speicherzelle MC22 wird nachfolgend
vom Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t9 ausgeführt.
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Beim
Zeitpunkt t7 wird, um einen Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL2 auszuführen,
das Vorladesignal PRC hochpegelig gemacht (= VDD)
und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden niederpegelig (= GND) und hochpegelig (= VDD) gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung
am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 niederpegelig,
während
die Spannung am Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 hochpegelig
bleibt. Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb
aus- bzw. eingeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen
durch niederpegelige X-Adreßsignale
X1 und X2 ausgeschaltet wer den. Andererseits werden die Signale Y1 bzw. Y2 hochpegelig bzw. niederpegelig gemacht,
so daß die
Transistoren 411 bzw. 421 eingeschaltet bzw. ausgeschaltet
werden. In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem Ein-Zustand durch
die Referenzspannung VREF (= 2Vthn)
sind, die Bitleitung BL2 auf VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL1 niedrig bleibt.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t8, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC22 durchzuführen, das
X-Adreßsignal
X2 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL2 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X1 niederpegelig bleibt. In diesem Fall wird, da die Speicherzelle
MC22 die Daten "1" speichert,
die Speicherzelle MC22 ausgeschaltet, so
daß die
Spannung an der Bitleitung BL2 niederpegelig
wird. Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal S2 einen hohen Pegel auf (= Daten "1").
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In
der zuvor beschriebenen Ausführungsform
wird während
einer Vorlade-Zeitdauer nur eine ausgewählte Bitleitung vorgeladen,
während
die Spannungen an nicht ausgewählten
Bitleitungen auf niedrigem Pegel (= GND) verbleiben. Im Ergebnis tritt,
auch wenn die Spannung an der ausgewählten Bitleitung von hohem
Pegel auf niedrigen Pegel zu Beginn einer Datenabtastzeitdauer fällt, die
Reduzierung der Referenzspannung VREF aufgrund
der kapazitiven Kopplung der Transistoren 213, 223,
... nicht bzw. kaum auf, da sich die Spannungen an allen anderen
nicht ausgewählten
Bitleitungen nicht ändern. Die
Reduzierung der Geschwindigkeit des Lesebetriebs kann somit unterdrückt bzw.
vermieden werden.
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In
der 5, die nun eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wiedergibt, ist die Herunterziehschaltung 4 in
eine Herunterziehschaltung 4' abgeändert, in
der NOR-Schaltungen 413, 423,
... hinzugefügt
sind, um ein Datentast-Erkennungssignal SASTP zu empfangen.
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Das
Datentast-Erkennungssignal SASTP wird durch eine Datentast-Erkennungssignal-Erzeugungsschaltung 5 erzeugt,
die durch eine Verzögerungsschaltung 501 und
eine ODER-Schaltung 502 gebildet
wird. Die Verzögerungsschaltung 501 hat eine
Verzögerungszeit τ, die lang
genug ist, daß eine Übertragung
von Daten von einer ausgewählten Speicherzelle
zu einer entsprechenden Bitleitung abgeschlossen werden kann. In
diesem Fall ist die Verzögerungszeit τ kleiner
als eine Datenabtastzeitdauer. Die ODER-Schaltung 502 führt eine
ODER-Logikverknüpfung
bezüglich
des Vorladesignals PRC und eines Signals PRC' von der Verzögerungsschaltung 501 aus,
um ein Datentast-Erkennungssignal SASTP zu erzeugen. Es wird darauf
hingewiesen, daß das Datentast-Erkennungssignal
SASTP dazu dient, im wesentlichen eine Datenabtastdauer anzuhalten bzw.
zu stoppen.
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Der
Betrieb der Vorrichtung der 5 wird nachfolgend
mit Bezug auf die 6 erläutert. Hier wird davon ausgegangen,
daß die
Speicherzellen MC11 und MC12 die
Daten "0" speichern und daß die Speicherzellen
MC21 und MC22 die
Daten "1" speichern.
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Wie
in der 6 gezeigt ist, verzögert die Verzögerungsschaltung 501 das
Vorladesignal PRC um die Verzögerungszeit τ, um das
Signal PRC' zu erzeugen.
Die ODER-Schaltung 502 erzeugt das Datentast-Erkennungssignal
SASTP, das zu den Zeitpunkten t2',
t4', t6', t8', ... abfällt und
zu den Zeitpunkten t3, t5, t7, t9, ... ansteigt.
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Ein
Lesebetrieb der Speicherzelle MC11 wird vom
Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2' ausgeführt.
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Zuerst
wird beim Zeitpunkt t1, um einen Vorladebetrieb bezüglich der
Bitleitung BL1 durchzuführen, das Vorladesignal PRC
hochpegelig gemacht (= VDD) und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden hochpegelig (= VDD) bzw.
niederpegelig (= GND) gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung am
Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 niederpegelig,
während
die Spannung an dem Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 hochpegelig
bleibt, Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb
eingeschaltet bzw. ausgeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen durch
niederpegelige X-Adreßsignale
X1 und X2 ausgeschaltet werden. Andererseits werden die Signale Y1 und Y2 niederpegelig bzw. hochpegelig gemacht.
Das Datentast-Erkennungssignal SASTP wird jedoch hochpegelig, so
daß die
Transistoren 411 und 421 beide ausgeschaltet werden.
In diesem Fall, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand
durch die Referenzspannung (VREF = 2Vthn) sind, wird die Bitleitung BL1 auf VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL2 niederpegelig bleibt.
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Als
nächstes
beim Zeitpunkt t2 wird, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC11 durchzuführen, das
X-Adreßsignal
X1 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL1 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X2 niederpegelig verbleibt. In diesem Fall verbleibt, da die Speicherzelle MC11 die Daten "0" speichert,
die Speicherzelle MC11 in dem AUS-Zustand,
so daß die
Spannungen an den Bitleitungen BL1 und BL2 hochpegelig (= VREF – Vthn) bzw. niederpegelig bleiben. Im Ergebnis
weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S1 einen niedrigen Pegel (= Daten "0")
auf.
-
Zum
Zeitpunkt t2' wird
dann, da das Datentast-Erkennungssignal SASTP auf die Bedingung
hin abfällt,
daß das
Y-Adreßsignal
Y1 hochpegelig ist, das Signal Y1' der NOR-Schaltung 413 hochpegelig, so
daß der
Transistor 411 eingeschaltet wird, um die Bitleitung BL1 zu entladen. Die Datenabtastdauer für die Speicherzelle
MC11 wird somit im wesentlichen vervollständigt, bevor
die nächste
Vorladedauer beim Zeitpunkt t3 startet.
-
Ein
Lesebetrieb für
die Speicherzelle MC12 wird als nächstes vom
Zeitpunkt t3 zum Zeitpunkt t4' ausgeführt.
-
Beim
Zeitpunkt t3 wird, um einen Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL2 durchzuführen, das Vorladesignal PRC
hochpegelig (= VDD) gemacht und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden niederpegelig (= GND) bzw. hochpegelig (= VDD) gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung
am Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 niederpegelig,
während
die Spannung an dem Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 hochpegelig
verbleibt. Die Transistoren 212 und 222 werden
deshalb ausgeschaltet bzw. eingeschaltet. Es wird darauf hingewiesen,
daß alle
Speicherzellen durch niederpegelige X-Adreßsignale X1 und X2 ausgeschaltet
werden. Andererseits werden die Signale Y1 bzw. Y2 hochpegelig
bzw. niederpegelig gemacht. Das Datentast-Erkennungssignal SASTP wird
jedoch hochpegelig, so daß die
Transistoren 411 und 421 beide ausgeschaltet werden.
In diesem Fall, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand
durch die Referenzspannung VREF (=2Vthn) sind, wird die Bitleitung BL2 auf VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL1 niederpegelig bleibt.
-
Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t4, um eine Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC12 durchzuführen, das
X-Adreßsignal
X1 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL1 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X2 niederpegelig bleibt. In diesem Fall bleibt, da die Speicherzelle
MC12 die Daten "0" speichert,
die Speicherzelle MC12 in dem AUS-Zustand, so daß die Spannungen
an den Bitleitungen BL1 und BL2 niederpegelig
bzw. hochpegelig (= VREF – Vthn) bleiben. Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal
S2 den niedrigen Pegel (= Daten "0") auf.
-
Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t4',
da das Datentast-Erkennungssignal
SASTP auf die Bedingung hin fällt,
daß das
Y-Adreßsignal
Y2 hochpegelig ist, das Signal Y2' der NOR-Schaltung 423 hochpegelig gemacht,
so daß der
Transistor 421 eingeschaltet wird, um die Bitleitung BL2 zu entladen. Die Datenabtastdauer für die Speicherzelle
MC12 wird somit im wesentlichen abgeschlossen,
bevor die nächste Vorladedauer
beim Zeitpunkt t5 anfängt.
-
Ein
Lesebetrieb für
die Speicherzelle MC21 wird als nächstes vom
Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t6' ausgeführt.
-
Beim
Zeitpunkt t5 wird, um einen Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL1 durchzuführen, das Vorladesignal PRC
hochpegelig (= VDD) gemacht und die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 werden hochpegelig (=VDD) bzw.
niederpegelig (= GND) gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung am
Knoten N1 der NAND-Schaltung 211 niederpegelig,
während
die Spannung an dem Knoten N2 der NAND-Schaltung 221 hochpegelig
bleibt. Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb
eingeschaltet bzw. ausgeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen durch
X-Adreßsignale
X1 und X2 ausgeschaltet werden. Andererseits werden die Signale Y1 bzw. Y2 niederpegelig bzw. hochpegelig gemacht.
Das Datentast-Erkennungssignal
SASTP wird jedoch hochpegelig, so daß die Transistoren 411 und 421 ausgeschaltet
werden. In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand
durch die Referenzspannung VREF (= 2Vthn) sind, die Bitleitung BL1 auf
VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL2 niederpegelig bleibt.
-
Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t6, um einen Datenabtastbetrieb bezüglich der
Speicherzelle MC21 auszuführen, das
X-Adreßsignal
X2 hochpegelig gemacht, um die Wortleitung WL2 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X1 niederpegelig verbleibt. In diesem Fall wird, da die Speicherzelle
MC21 die Daten "1" speichert,
die Speicherzelle MC21 eingeschaltet, so
daß die
Spannung an der Bitleitung BL1 niederpegelig
wird. Im Ergebnis weist das Tastverstärker-Ausgangssignal S1 einen
hohen Pegel (= Daten "1") auf.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t6',
da das Datentast-Erkennungssignal
SASTP auf die Bedingung hin fällt,
daß das
Y-Adreßsignal
Y2 hochpegelig ist, das Signal Y2' der NOR-Schaltung 413 hochpegelig gemacht,
so daß der
Transistor 411 eingeschaltet wird, um die Bitleitung BL1 zu entladen. Die Datenabtastdauer für die Speicherzelle
MC21 wird im wesentlichen abgeschlossen,
bevor die nächste
Aufladedauer beim Zeitpunkt t7 startet.
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In
dem zuvor erwähnten
Zustand wird, da die Speicherzelle MC22 auch
die Daten "1" speichert, die Speicherzelle
MC22 eingeschaltet. In diesem Fall wird die
Spannung an der Bitleitung BL2 jedoch bereits niederpegelig.
Auch wenn die Spannung an der Bitleitung BL1 abnimmt,
wird jedoch die Re ferenzspannung VREF nicht
aufgrund der kapazitiven Kopplung des Gate und der Source (Drain)
jedes der Transistoren 213 und 223 abgesenkt.
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Ein
Lesebetrieb der Speicherzelle MC22 wird als
nächstes
vom Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t8' ausgeführt.
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Beim
Zeitpunkt t7, damit ein Vorladebetrieb bezüglich der Bitleitung BL2 durchgeführt werden kann, wird das Vorladesignal
PRC hochpegelig (= VDD) und werden die Y-Adreßsignale
Y1 und Y2 niederpegelig (= GND) bzw. hochpegelig (= VDD)
gemacht. Im Ergebnis wird die Spannung beim Knoten N2 der
NAND-Schaltung 221 niederpegelig, während die Spannung am Knoten
N1 der NAND-Schaltung 211 hochpegelig
bleibt. Die Transistoren 212 und 222 werden deshalb
ausgeschaltet bzw. eingeschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Speicherzellen durch
niederpegelige X-Adreßsignale
X1 und X2 ausgeschaltet werden. Andererseits werden die Signale Y1 und Y2 hochpegelig bzw. niederpegelig gemacht.
Das Datentast-Erkennungssignal SASTP wird jedoch hochpegelig, so
daß die
Transistoren 411 und 421 beide ausgeschaltet werden.
In diesem Fall wird, da die Transistoren 213 und 223 in
einem EIN-Zustand durch die Referenzspannung VREF (= 2Vthn) sind, die Bitleitung BL2 auf
VREF – Vthn vorgeladen, während die Spannung an der Bitleitung
BL1 niederpegelig verbleibt.
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t8, um einen Datenabtastbetrieb der Speicherzelle
MC22 durchzuführen, das X-Adreßsignal X2 hochpegelig gemacht,
um die Wortleitung WL2 auszuwählen, während das
X-Adreßsignal
X1 niederpegelig verbleibt. In diesem Fall wird, da die Speicherzelle
MC22 die Daten "1" speichert,
die Speicherzelle MC22 eingeschal tet, so
daß die
Spannung an der Bitleitung BL2 niederpegelig
wird. Im Ergebnis wird das Tastverstärker-Ausgangssignal S2 hochpegelig (= Daten "1").
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Als
nächstes
wird beim Zeitpunkt t8',
da das Datentast-Erkennungssignal
SASTP auf die Bedingung hin abfällt,
daß das
Y-Adreßsignal
Y2 hochpegelig ist, das Signal Y2' der NOR-Schaltung 423 hochpegelig
gemacht, so daß der
Transistor 421 eingeschaltet wird, um die Bitleitung BL2 zu entladen. Die Datenabtastdauer der Speicherzelle
MC22 ist somit im wesentlichen abgeschlossen,
bevor die nächste
Vorladedauer beim Zeitpunkt t9 anfängt.
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In
der zuvor beschriebenen Ausführungsform
wird während
einer Vorladezeitdauer nur eine ausgewählte Bitleitung vorgeladen,
während
die Spannungen an nicht ausgewählten
Bitleitungen niederpegelig verbleiben (=GND). Zudem wird an dem Ende
der Datenabtastzeitdauer, bevor die nächste Vorladezeitdauer anfängt, die
Spannung an der ausgewählten
Bitleitung niederpegelig. Im Ergebnis tritt, auch wenn die Spannung
an der ausgewählten
Bitleitung von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel zu Anfang
einer Datenabtastzeitdauer fällt,
die Reduzierung der Referenzspannung VREF aufgrund der
kapazitiven Kopplung der Transistoren 213, 223, ...
kaum oder nicht auf, da sich die Spannungen an allen anderen unausgewählten Bitleitungen
nicht ändern.
Die Reduzierung der Geschwindigkeit des Lesebetriebs kann somit
unterdrückt
bzw. vermieden werden.
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In
den 3 und 5 kann die Speicherzellenanordnung 1 durch
Masken-ROM-Zellen aufgebaut sein. Z.B., wie in der 7A gezeigt
ist, entsprechen die Daten "0" oder "1" einer Speicherzelle dem Vorhandensein
oder Fehlen eines Transistors vom Anreicherungstyp. Wie in der 7B gezeigt
ist, entsprechen die Daten "0" oder "1" der niedrigen Schwellenwertspannung
oder hohen Schwellenwertspannung eines Transistors. Weiterhin, wie
in der 7C dargestellt ist, entsprechen
die Daten "0" oder "1" einem Transistor vom Verarmungstyp
oder Anreicherungstyp. Weiterhin, wie in der 7D gezeigt
ist, entsprechen die Daten "0" oder "1" dem Vorhandensein oder Fehlen eines
Kontaktfensters (Durchgangslochs), das einen Transistor mit einer Bitleitung
verbindet.