JP3030624B2 - 半導体メモリ装置のセンスアンプ - Google Patents

半導体メモリ装置のセンスアンプ

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JP3030624B2
JP3030624B2 JP9282075A JP28207597A JP3030624B2 JP 3030624 B2 JP3030624 B2 JP 3030624B2 JP 9282075 A JP9282075 A JP 9282075A JP 28207597 A JP28207597 A JP 28207597A JP 3030624 B2 JP3030624 B2 JP 3030624B2
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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、半導体メモリ装置
のセンスアンプに係るもので、詳しくは、メモリ回路に
おける不必要な電力消耗を防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体メモリ装置のセンスアンプ
回路においては、図3に示すように、アドレス遷移感知
器(図示されず)から出力されたアドレス遷移感知信号
(ATD)を受けセンスアンプイネーブル信号(SE
N)を出力する自動電力遮断部(1)と、該自動電力遮
断部(1)から出力されたセンスアンプイネーブル信号
(SEN)を受けセンシング動作を行う一次センスアン
プ部(2)と、該一次センスアンプ部(2)からセンシ
ングされたデータを一層良好にセンシングする二次セン
スアンプ部(3)と、を備えている。
【0003】また、一次センスアンプ部(2)において
は、電源電圧(Vcc)が夫々ソースに入力され、相互
共通に接続されたゲートが電流ミラー(Current mirror)
を形成する各PMOSトランジスタ(20、21)と、
PMOSトランジスタ(20)のゲート及びドレインが
共通に接続されたノードにソースが接続され、ドレイン
はPMOSトランジスタ(21)のドレインに接続さ
れ、ゲートにはイコライゼーション信号(EQN)が印
加されるPMOSトランジスタ(22)と、該PMOS
トランジスタ(22)のソースがドレインに接続され、
ゲートに反転データ(DB)が印加されるNMOSトラ
ンジスタ(23)と、該PMOSトランジスタ(22)
のドレインがドレインに接続され、ゲートにはデータ
(D)が接続され、ソースがNMOS(23)のソース
と接続されたNMOSトランジスタ(24)と、各PM
OSトランジスタ(20、21、22)及びNMOSト
ランジスタ(23、24)と同じように接続された各P
MOSトランジスタ(25、26、27)及びNMOS
トランジスタ(28、29)と、各NMOSトランジス
タ(23、24、28、29)の相互接続されているソ
ースと接地端子間に接続されているNMOSトランジス
タ(30)と、を備えて構成されている。
【0004】又、二次センスアンプ部(3)において
は、一次センスアンプ部(2)の各PMOSトランジス
タ(20、21、22)及び各NMOSトランジスタ
(23、24)と同じように接続された各PMOSトラ
ンジスタ(31、32、33)及びNMOSトランジス
タ(34、35)と、ドレインが2つのNMOSトラン
ジスタ(34、35)のソースに接続され、ゲートにセ
ンスアンプイネーブル信号が印加され、ソースが接地さ
れたNMOSトランジスタ(36)と、を備えて構成さ
れている。
【0005】次に動作を説明する。先ず、アドレス信号
(図示されず)の遷移に従い、アドレス遷移感知器(図
示されず)から出力された図4(A)に示すような信号
に基づいて、図4(B)に示すようなアドレス遷移感知
信号(ATD)が自動電力遮断部(1)に入力される
と、該自動電力遮断部(1)は図4(C)に示すような
所定幅伸張されたセンスアンプイネーブル信号(SE
N)を出力する。
【0006】次いで、図4(D)に示すように、イコラ
イゼーション信号(EQN)がローにイネーブルされる
とPMOSトランジスタ(22)がターンオンし、ノー
ド(N1)とノード(N2)、ノード(N3)とノード
(N4)及びノード(N5)とノード(N6)の同電位
となる。その後、イコライゼーション信号(EQN)が
ハイレベルにディスエーブルされると、PMOS(2
2)はターンオフしてイコライゼーションが完了する。
【0007】このように、イコライゼーションが完了し
た時点、即ち、イコライゼーション信号がハイレベル
で、センスアンプ信号がハイレベルである状態になった
とき、センスアンプは次のようなセンシングを開始す
る。先ず、ハイレベルのセンスアンプイネーブル信号
(SEN)によりセンスアンプイネーブルトランジスタ
(30、36)がターンオンし、ハイレベルのイコライ
ゼーション信号(EQN)によりPMOS(22、2
7、33)がターンオフする。このとき、図4(E)に
示すように、データ信号(D)及び反転データ信号(D
B)が入力されたとき、NMOSトランジスタ(24)
がNMOSトランジスタ(23)よりも確実にターンオ
ンするため、NMOSトランジスタ(24)に多くの電
流が流れ、ノード(N2)の電位はノード(N1)の電
位よりも低くなる。
【0008】同様に、NMOSトランジスタ(28)の
ゲートにはデータ信号(D)が入力され、NMOSトラ
ンジスタ(29)のゲートには反転データ信号(DB)
が入力され、NMOSトランジスタ(28)側にNMO
Sトランジスタ(29)側よりも多くの電流が流れるた
め、ノード(N3)の電位はノード(N4)よりも低く
なる。
【0009】次いで、二次センスアンプ部(3)のNM
OSトランジスタ(35)のゲートにノード(N2)の
ローレベルの電位が印加され、NMOSトランジスタ
(34)のゲートにノード(N4)のハイレベルの電位
が印加され、ノード(N5)の電位がノード(N6)の
電位よりも低くなる。従って、二次センスアンプ部
(3)からは、完全なハイレベル及び完全なローレベル
に認識され難いデータ信号(D)と反転データ信号(D
B)とを、図4(F)に示すようなハイレベルとローレ
ベルとに完全に認識できるセンスアンプ出力信号(SA
OUT、SAOUTB)に変換して出力する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の半導体メモリ装置のセンスアンプにおいては、自動
電力遮断部(1)から出力されたセンスアンプイネーブ
ルパルスがハイレベルの間には、センスアンプが継続動
作し、短い時間にセンシングが完了される場合にも不必
要なセンシング電流が流れるため、電力消耗が多くなる
という不都合な点があった。
【0011】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたもので、センスアンプのセンシングが完了した
とき、該センスアンプのセンシング完了時点を自動に感
知し、該感知信号により電力を遮断させて、不必要な電
流の流れを防止し、省エネルギー化を図り得る半導体メ
モリ装置のセンスアンプを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1の発
明にかかる半導体メモリ装置のセンスアンプは、イコラ
イゼーション信号が入力されて半導体メモリ装置のデー
タ信号及び反転データ信号のイコライゼーションを行
い、イコライゼーション信号の入力が停止したとき、デ
ータ信号及び反転データ信号のセンシングを行って相反
する2つの信号を出力する半導体メモリ装置のセンスア
ンプにおいて、出力された当該2つの信号のレベル差を
比較し、該レベル差がセンシング可能なレベル差になっ
たとき、センシング検知信号を出力する信号比較手段
と、該信号比較手段から出力されたセンシング検知信号
をラッチするラッチ手段と、前記イコライゼーション信
号が入力されているときはラッチ手段によりラッチされ
たセンシング検知信号の出力を遮断し、イコライゼーシ
ョン信号の出力が停止したときは、該信号の出力を許可
する信号出力制御手段と、該信号出力制御手段からセン
シング検知信号が出力されたとき、センシング電流を遮
断する電流遮断手段と、を備え、前記ラッチ手段は、前
記信号比較手段から出力されたセンシング検知信号を反
転して出力するインバータと、該インバータの出力信号
を伝送する伝送ゲートと、該伝送ゲートの出力信号をラ
ッチするラッチと、イコライゼーション信号の反転信号
がゲートに入力されて該伝送ゲートの出力信号レベルを
低下させるNMOSトランジスタと、を備えて構成され
【0013】かかる構成によれば、データ信号及び反転
データ信号のセンシングが行われたときは、データ信号
及び反転データ信号に基づいた2つの信号が出力され、
この2つの信号のレベルが信号比較手段により比較され
る。レベル差が所定レベル差になったときは、センシン
グ信号の認識が可能となり、2つの出力信号に基づいて
データが読み出される。それと共に、信号比較手段から
センシング検知信号が出力され、このセンシング検知信
号はラッチ手段によりラッチされる。イコライゼーショ
ン信号が入力されているとき、即ち、イコライゼーショ
ンが行われているときは、ラッチ手段によりラッチされ
たセンシング検知信号の出力は信号出力制御手段により
遮断されているので、センシング電流は遮断されない。
イコライゼーション信号の出力が停止したとき、即ち、
イコライゼーションが完了したときは、信号出力制御手
段からセンシング検知信号が出力される。このセンシン
グ検知信号は、電流遮断手段に入力され、センシング電
流が遮断される。尚、ラッチ手段では、センシング検知
信号はインバータにより反転され、伝送ゲートにより伝
送され、ラッチによりラッチされる。イコライゼーショ
ン信号が入力されてイコライゼーションが行われている
ときは、NMOSトランジスタがオンして伝送ゲートの
出力信号レベルが低下し、センシング検知信号は出力さ
れない。イコライゼーション信号が入力されなくなった
とき、センシング検知信号がラッチ手段から出力され
る。
【0014】請求項2の発明にかかる半導体メモリ装置
のセンスアンプでは、前記信号比較手段は、出力された
2つの信号を夫々反転する2つのインバータと、該イン
バータから出力された信号を排他的否定論理和して出力
する排他的NORゲートと、を備えて構成されている。
かかる構成によれば、出力された2つの信号は、夫々、
2つのインバータにより反転されて排他的NORゲート
により排他的否定論理和の演算値が出力される。
【0015】
【0016】
【0017】請求項の発明にかかる半導体メモリ装置
のセンスアンプでは、前記信号出力制御手段は、ラッチ
手段の出力信号とイコライゼーション信号とを否定論理
積するNANDゲートと、該NANDゲートの出力信号
を伝送する伝送ゲートと、前記伝送ゲートの出力信号が
ドレインに入力され、ソースに電源電圧が入力され、
ートにイコライゼーション信号が入力されるPMOSト
ランジスタと、を備えて構成されている。
【0018】かかる構成によれば、ラッチ手段の出力信
号とイコライゼーション信号は、NANDゲートにより
否定論理積され、その出力信号が伝送ゲートを介して伝
送される。イコライゼーション信号が入力されていると
きは、NANDゲートの出力信号、即ち、センシング検
知信号の出力は遮断される。イコライゼーション信号が
入力されなくなってセンシング検知信号が出力される。
【0019】請求項の発明にかかる半導体メモリ装置
のセンスアンプでは、前記電流遮断手段は、ドレイン及
びソースがセンシング電流の経路に接続されて信号出力
制御手段から出力されたセンシング検知信号がゲートに
印加されるNMOSトランジスタを備えて構成されてい
る。かかる構成によれば、センシング検知信号がNMO
Sトランジスタのゲートに入力されたとき、センシング
電流が遮断される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
及び図2に基づいて説明する。尚、図3と同一要素のも
のについては同一符号を付して説明は省略する。本発明
に係る半導体メモリ装置のセンスアンプにおいては、図
1に示すように、一次及び二次センスアンプ部(2、
3)と、1次及び2次センスアンプから出力された信号
を比較する信号比較手段としてのデータ比較部(40)
と、該比較された出力信号をラッチするラッチ手段とし
てのデータラッチ部(50)と、該ラッチされたデータ
信号をイネーブルさせ、データを出力又はリセットする
信号出力制御手段としてのデータイネーブル及びリセッ
ト部(60)と、該データイネーブル及びリセット部
(60)から出力された値により一次及び二次センスア
ンプ(2、3)をオン又はオフする電流遮断手段として
の電力遮断部(70)と、を備えている。
【0021】そして、各センスアンプ部(2、3)は、
従来のセンスアンプ部と同様に構成され、センスアンプ
イネーブル信号をセンシングした後、センスアンプ出力
信号(SAOUT,SAOUTB)を出力する。また、
データ比較部(40)においては、センスアンプ出力信
号(SAOUT,SAOUTB)を反転するインバータ
(41)及びインバータ(42)と、インバータ(4
1、42)から出力された信号を排他的否定論理和する
排他的NORゲート(43)と、を備えて構成されてい
る。
【0022】又、前記データラッチ部(50)において
は、排他的NORゲート(43)からの出力信号(OU
T40)を反転するインバータ(51)と、該インバー
タ(51)からの出力信号を伝送する伝送ゲート(5
2)と、該伝送ゲート(52)から伝送された出力信号
(OUT50)をラッチするラッチ(53)と、伝送ゲ
ート(52)の出力信号(OUT50)がドレインに入
力され、ソースが接地されるNMOSトランジスタ(5
4)と、を備えて構成されている。
【0023】更に、伝送ゲート(52)は、PMOSト
ランジスタ(52P)のゲートにデータ比較部(40)
の排他的NORゲート(43)の出力信号(OUT4
0)が印加され、該伝送ゲート(52)のNMOSトラ
ンジスタ(52N)のゲートにインバータ(51)から
の出力が印加される。そして、データイネーブル及びリ
セット部(60)においては、データラッチ部(50)
の伝送ゲート(52)の出力信号(OUT50)とイコ
ライゼーション信号(EQN)を否定論理積するNAN
Dゲート(61)と、該NANDゲート(61)から出
力された信号を伝送する伝送ゲート(63)と、該伝送
ゲート(63)の出力信号(OUT60)がドレインに
入力され、ソースに電源電圧(Vcc)が入力され、ゲー
トにイコライゼーション信号(EQN)が印加されるP
MOSトランジスタ(64)と、を備えて構成されてい
る。
【0024】また、伝送ゲート(63)のPMOSトラ
ンジスタ(63P)のゲートにはイコライゼーション信
号(EQN)がインバータ(62)を通って印加され、
該伝送ゲート(63)のNMOSトランジスタ(63N
)のゲートにはイコライゼーション信号(EQN)が
印加される。又、電力遮断部(70)においては、伝送
ゲート(63)から伝送された出力信号(OUT60)
が夫々ゲートに入力され、ソースが夫々接地された各N
MOSトランジスタ(71、72)を備えて構成され、
NMOSトランジスタ(71、72)のドレインは各セ
ンスアンプ部2、3の各NMOSトランジスタ(30、
36)のソースに夫々接続されている。
【0025】次に、動作を説明する。先ず、図2(A)
に示すように、データホルド領域(R1)ではローレベ
ルのセンスアンプイネーブル信号(SEN)と、図2
(B)に示すハイレベルのイコライゼーション信号(E
QN)と、によりPMOSトランジスタ(22、27、
33)とNMOSトランジスタ(30、36)とが全て
ターンオフし、データのイコライゼーションが成立しな
いため、NMOSトランジスタ(71、72)のオン・
オフに関係なく、センスアンプはオフしてセンシングは
行われない。
【0026】次いで、図2(A)に示すように、データ
イコール領域(R2)では、センスアンプイネーブル信
号(SEN)がハイレベルに遷移し、図2(B)に示す
センスアンプイコライゼーション信号(EQN)がロー
レベルにイネーブルされ、図2(C)に示すように、デ
ータ信号(D)と反転データ信号(DB)とが入力され
る。
【0027】この場合、各PMOSトランジスタ(2
2、27、33)は、従来のセンスアンプ回路と同様に
ローレベルのイコライゼーション信号(EQN)により
ターンオンし、各NMOSトランジスタ(30、36)
はハイレベルのセンスアンプイネーブル信号(SEN)
によりターンオンし、各NMOSトランジスタ(71、
72)は、ターンオンしたPMOSトランジスタ(6
4)によリハイレベルの出力(OUT60)を受けてタ
ーンオンする。
【0028】従って、ノード(N1)とノード(N
2)、ノード(N3)とノード(N4)及びノード(N
5)とノード(N6)には夫々同一レベルの電流が流れ
るため、各ノードは同様な電位にイコライゼーションが
行われる。このように、各ノードのイコライゼーション
が終了した後、センシング領域(R3)では、ハイレベ
ルのイコライゼーション信号(EQN)によりPMOS
トランジスタ(22、27、33)が夫々ターンオフ
し、この時、図2(C)に示すようなデータ信号(D)
と反転データ信号(DB)とが入力されると、センスア
ンプは従来のセンスアンプと同様に、図2(D)に示す
ようなセンスアンプ出力信号(SAOUT,SAOUT
B)を発生させ、センシングが完了する。
【0029】以後、データ比較部(40)と、データラ
ッチ部(50)と、データイネーブル及びリセット部
(60)と、がセンスアンプからセンシングが完了した
ことを次のように感知し、センシング電流を遮断する。
先ず、ハイレベルのセンスアンプ出力信号(SAOU
T)とローレベルのセンスアンプ出力信号(SAOUT
B)とは、インバータ(41、42)を通って排他的N
ORゲート(43)により排他的否定論理和され、その
出力信号(OUT40)は図2(E)に示すように、ロ
ーレベルになる。
【0030】若し、センスアンプの出力レベルが同一レ
ベルであると、排他的NORゲート(43)はハイレベ
ルの信号を出力する。次いで、ローレベルの出力信号
(OUT40)はインバータ(51)を通ってハイレベ
ルになリ、ハイレベルの信号が伝送ゲート(52)のP
MOSトランジスタ(52P)に入力され、ローレベル
の出力信号(OUT40)は伝送ゲート(52)のNM
OSトランジスタ(52N)のゲートに入力されるた
め、伝送ゲート(52)はターンオンし、ハイレベルの
信号が該伝送ゲート(52)を通って、図2(F)に示
すような出力信号(OUT50)に伝送される。
【0031】次いで、データラッチ部(50)からラッ
チされた出力信号(OUT50)はデータイネーブル及
びリセット部のNANDゲート(61)に入力され、該
NANDゲート(61)は、ハイレベルのデータラッチ
部の出力信号(OUT50)とハイレベルのイコライゼ
ーション信号(EQN)とを否定論理積して、ローレベ
ルの信号を出力する。
【0032】この場合、該データイネーブル及びリセッ
ト部(60)のローレベルの出力信号は伝送ゲート(6
3)に入力されるが、該伝送ゲート(63)のPMOS
トランジスタ(63P)のゲートには、ハイレベルのイ
コライゼーション信号(EQN)がインバータ(62)
を通ってローレベルになり、NMOSトランジスタ(6
3N)のゲートには、ハイレベルのイコライゼーション
信号(EQN)が入力されるため、図2(G)に示すよ
うなローレベルの出力信号(OUT60)が該伝送ゲー
ト60から出力される。
【0033】次いで、ハイレベルのイコライゼーション
(EQN)信号によりPMOSトランジスタ(64)が
ターンオフし、ローレベルの出力信号(OUT60)に
よりNMOSトランジスタ(71、72)が夫々ターン
オフし、センスアンプ回路はそれ以上のセンシング動作
を行わない。かかる構成によれば、センスアンプ出力信
号(SAOUT,SAOUTB)がハイレベル、ローレ
ベルに認識できる程度に変化し、センシングが完了した
とき、そのセンスアンプ出力信号(SAOUT,SAO
UTB)を自動的に検知し、イコライゼーション信号
(EQN)に基づいてセンスアンプ出力信号(SAOU
T,SAOUTB)の出力を制御し、一次センスアンプ
部(2)、二次センスアンプ部(3)の電流経路を遮断
するようにしたので、センシング後、直ちにセンシング
電流が遮断され、不必要な電力消耗を減らして省エネル
ギー化を図ることができ、低消費電力の半導体メモリ回
路を実現することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
かかる半導体メモリ装置のセンスアンプによれば、信号
比較手段と、ラッチ手段と、信号出力制御手段と、電流
遮断手段と、を備え、回路がセンシングの完了したこと
を自動的に感知して、センスアンプをオフするため、電
力消耗を減らして省エネルギー化を図ることができ、低
消費電力の半導体メモリ回路を実現することができると
いう効果がある。また、この回路では、イコライゼーシ
ョン信号に基づいてラッチしたセンシング検知信号の出
力を制御することができる。
【0035】請求項2の発明にかかる半導体メモリ装置
のセンスアンプによれば、2つの出力信号を比較して、
センシングが行われたことを検知することができる。
【0036】請求項の発明にかかる半導体メモリ装置
のセンスアンプによれば、信号出力制御手段において
も、イコライゼーション信号に基づいてラッチしたセン
シング検知信号の出力を制御することができる。請求項
の発明にかかる半導体メモリ装置のセンスアンプによ
れば、センシングの了後、直ちにセンシング電流を遮断
して電力消費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す回路図。
【図2】図1の各部信号波形図。
【図3】従来の回路図。
【図4】図3の各部信号波形図。
【符号の説明】 40 データ比較部 50 データラッチ部 60 データイネーブル及びリセット部 70 電力遮断部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/41 - 11/419

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イコライゼーション信号(EQN)が入力
    されてデータ信号(D)及び反転データ信号(DB)の
    イコライゼーションを行い、イコライゼーション信号
    (EQN)の入力が停止したとき、半導体メモリ装置の
    データ信号(D)及び反転データ信号(DB)のセンシ
    ングを行って相反する2つの信号(SAOUT,SAO
    UTB)を出力する半導体メモリ装置のセンスアンプに
    おいて、 出力された当該2つの信号(SAOUT,SAOUT
    B)のレベル差を比較し、該レベル差がセンシング可能
    なレベル差になったとき、センシング検知信号を出力す
    る信号比較手段と、 該信号比較手段から出力されたセンシング検知信号をラ
    ッチするラッチ手段と、 前記イコライゼーション信号(EQN)が入力されてい
    るときはラッチ手段によりラッチされたセンシング検知
    信号の出力を遮断し、イコライゼーション信号(EQ
    N)の出力が停止したときは、該信号の出力を許可する
    信号出力制御手段と、 該信号出力制御手段からセンシング検知信号が出力され
    たとき、センシング電流を遮断する電流遮断手段と、
    備え、 前記ラッチ手段は、 前記信号比較手段から出力されたセンシング検知信号を
    反転して出力するインバータと、 該インバータの出力信号を伝送する伝送ゲートと、 該伝送ゲートの出力信号をラッチするラッチと、 イコライゼーション信号(EQN)の反転信号がゲート
    に入力されて該伝送ゲートの出力信号レベルを低下させ
    るNMOSトランジスタと、 を備えて構成された ことを特徴とする半導体メモリ装置
    のセンスアンプ。
  2. 【請求項2】前記信号比較手段は、出力された2つの信
    号(SAOUT,SAOUTB)を夫々反転する2つの
    インバータと、 該インバータから出力された信号を排他的否定論理和し
    て出力する排他的NORゲートと、 を備えて構成されたことを特徴とする請求項1記載の半
    導体メモリ装置のセンスアンプ。
  3. 【請求項3】 前記信号出力制御手段は、ラッチ手段の出
    力信号とイコライゼーション信号とを否定論理積するN
    ANDゲートと、 該NANDゲートの出力信号を伝送する伝送ゲートと、 前記伝送ゲートの出力信号がドレインに入力され、ソー
    スに電源電圧が入力され、ゲートにイコライゼーション
    信号(EQN)が入力されるPMOSトランジスタと、 を備えて構成されたことを特徴とする請求項1又は請求
    項2に記載の半導体メモリ装置のセンスアンプ。
  4. 【請求項4】 前記電流遮断手段は、ドレイン及びソース
    がセンシング電流の経路に接続されて信号出力制御手段
    から出力されたセンシング検知信号がゲートに印加され
    るNMOSトランジスタを備えて構成されたことを特徴
    とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の半導
    体メモリ装置のセンスアンプ。
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