JP3783889B2 - ビットラインプリチャージ回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体メモリ装置に関するもので、特に、SRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)のビットラインプリチャージ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にSRAMの典型的なビットラインプリチャージ方式には、アドレス遷移検出回路の出力により制御されるパルスチャージトランジスタと、常に導通状態にあるスタティックチャージトランジスタと、からなる方式が使用される。そのスタティックチャージトランジスタは、消費電流の大小とスピードに応じてその大きさが決定される重要な構成要素である。また、長サイクル動作時にはチャージされているビットラインレベルがビットライン漏れ電流(Leakage Current) によって低下し誤動作の原因となるので、これを防ぐためにスタティックチャージトランジスタを使用することは必要不可欠である。
【0003】
図1〜図3は、SRAMのビットラインプリチャージ回路の構成を示すものである。図1に示すのは、外部アドレス信号を受けてアドレス信号を発生するアドレスバッファ10と、このアドレス信号の変化時にアドレス遷移パルスPULSEを出力するアドレス遷移検出回路(ATD)11のブロック図である。また、図2に示すのは、ブロック選択信号BSIで制御され、アドレス遷移パルスPULSE及び書込信号バーWEに応答してビットライン制御信号バーPBL1,バーPBL2をそれぞれ出力するNANDゲート12,13からなるビットライン制御信号発生回路の回路図である。そして、図3に示すのはビットラインのプリチャージを行うトランジスタ群で、ビットライン制御信号バーPBL1により制御されるPMOSトランジスタ14A,14Bと、ビットライン制御信号バーPBL2により制御されるPMOSトランジスタ15A,15B,16と、ビットライン対BL,バーBLの電圧に従うPMOSトランジスタ17,18と、である。通常、PMOSトランジスタ15A,15BはPMOSトランジスタ14A,14Bに比べて相対的に大きくされる。
【0004】
ビットライン制御信号バーPBL1の制御を受けるPMOSトランジスタ14A,14Bは、読出モードで常時導通しているスタティックチャージトランジスタとして使用される。ビットライン制御信号バーPBL2の制御を受けるPMOSトランジスタ15A,15B,16は、アドレス遷移時に導通するパルスチャージトランジスタとして使用される。そして、PMOSトランジスタ17,18は、ビットラインBLと相補ビットラインバーBLとの間に交差接続されており、書込時に長サイクルモードでのビットラインレベルの低下を補償するスタティックチャージトランジスタとして設けられている。
【0005】
図4は、プリチャージ時とプリチャージ後のビットラインデベロープを示すタイミング図である。
【0006】
外部アドレスXAi の遷移を検出したアドレス遷移検出回路11からアドレス遷移パルスPULSEがエネーブルされると、ビットライン制御信号バーPBL2が発生され、これ従いパルスチャージトランジスタであるPMOSトランジスタ15A,15Bが導通してビットラインがプリチャージされる。また、書込動作時には書込信号バーWEが論理“ロウ”になり、ビットライン制御信号バーPBL1は論理“ハイ”になる。従って、この場合にはスタティックチャージトランジスタであるPMOSトランジスタ14A,14Bは非道通で書込駆動回路(図示略)によりビットラインがデベロープされ、このとき長サイクルモードになると、ビットライン漏れ電流によるビットラインレベルの低下を防ぐために、PMOSトランジスタ17,18の補償が行われる。更に、読出動作時つまり書込信号バーWEが論理“ハイ”になるときには、ビットライン制御信号バーPBL1が論理“ロウ”になってPMOSトランジスタ14A,14Bが導通し、負荷電流が提供される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来回路では、パルスチャージトランジスタ及びスタティックチャージトランジスタの両方を設けなければならないためトランジスタ数が多くなり、プリチャージ回路がビットラインごとに設けられることを考えると集積性に与える影響が大きい。また、チャージトランジスタ数が多いため必要以上に消費電流も多く、且つその制御も複雑である。
【0008】
従って本発明の目的は、より集積性に優れ、プリチャージ制御の容易なSRAMのビットラインプリチャージ回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的のために本発明は、アドレス遷移時にアドレス遷移パルスを活性化させるアドレス遷移検出回路を備えたSRAMのビットラインプリチャージ回路において、ビットライン対に接続されて電流を提供する少なくとも1対のチャージトランジスタと、前記アドレス遷移パルスの活性時には前記チャージトランジスタを完全オンの状態にし、そして前記アドレス遷移パルスの非活性時には内部インピーダンス比により決定される制御電圧を出力して前記チャージトランジスタの導通度を調整するビットライン制御信号発生回路と、備えてなることを特徴とする。ビットライン制御信号発生回路の内部インピーダンスはMOSトランジスタのチャネル抵抗で形成すればよい。
【0010】
或いは本発明は、アドレス遷移時にアドレス遷移パルスを活性化させるアドレス遷移検出回路を備えたSRAMのビットラインプリチャージ回路において、前記アドレス遷移パルスに応答して、電源電圧を所定のしきい値電圧分降下させた電圧と接地電圧との間でスイングするビットライン制御信号を出力するビットライン制御信号発生回路と、電源電圧とビットライン対との間に設けられて前記ビットライン制御信号により導通制御されるチャージトランジスタと、を備えてなることを特徴とする。ビットライン制御信号発生回路は、電源電圧に接続した1以上の電圧降下トランジスタと、この電圧降下トランジスタと接地電圧との間に直列接続され、アドレス遷移パルスによる制御で相補的に動作する第1及び第2トランジスタと、この第1及び第2トランジスタ間の接続ノードと接地電圧との間に直列接続された1以上の電圧設定トランジスタと、からなり、前記第1及び第2トランジスタ間の接続ノードからビットライン制御信号を発生する構成とすることができる。この場合、電圧降下トランジスタ及びこれに接続される第1トランジスタをPMOSトランジスタ、第2トランジスタ及び電圧設定トランジスタをNMOSトランジスタとするとよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき添付図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
図5〜図7に、ビットラインプリチャージ回路の実施回路を示してある。図5に示すのは、外部アドレス信号を受けてアドレス信号を発生するアドレスバッファ10と、このアドレス信号の遷移時にアドレス遷移パルスNPULSEを発生するアドレス遷移検出回路11とのブロック図である。また、図6に示すのは、インピーダンス19,20の分圧比によりビットライン制御信号バーPBLを決定するビットライン制御信号発生回路26のブロック図である。そして、図7に、ビットラインのチャージトランジスタとしてPMOSトランジスタ30,40が示されている。
【0013】
図8の回路図には、ビットライン制御信号発生回路26の詳細を示してある。このビットライン制御信号発生回路26は、電源電圧と接地電圧との間にチャネルを直列接続したMOSトランジスタ21〜23と、PMOSトランジスタ22のドレインとNMOSトランジスタ23のドレインとの接続ノードからなる出力端子と接地電圧との間にチャネルを直列接続したNMOSトランジスタ24,25と、で構成されている。PMOSトランジスタ21はゲートをダイオード接続した電圧降下トランジスタで、1以上設けることができる。また、PMOSトランジスタ22及びNMOSトランジスタ23でCMOSインバータが構成され、そのゲートにアドレス遷移パルスNPULSEが入力される。そして、これらMOSトランジスタ22,23の接続ノードからビットライン制御信号バーPBLが出力される。NMOSトランジスタ24,25は所定のチャネル抵抗をもち、1以上直列接続して設けることができる。
【0014】
図9に、動作時のタイミングチャートを示し本回路のプリチャージについて説明する。
【0015】
アドレス遷移を検出したアドレス遷移検出回路11からアドレス遷移パルスNPULSEがエネーブルされてビットライン制御信号発生回路26へ入力されると、その論理“ハイ”に応じてNMOSトランジスタ23が導通し、ビットライン制御信号バーPBLは論理“ロウ”状態で出力される。これに従いチャージトランジスタ30,40が完全オンの状態で導通し、ビットラインのチャージが行われる。即ち、この場合にチャージトランジスタ30,40は、パルスチャージトランジスタとして機能する。
【0016】
一方、アドレス遷移パルスNPULSEが論理“ロウ”にある場合、NMOSトランジスタ23がオフ、PMOSトランジスタ22がオンになり、このとき、PMOSトランジスタ21のドレインとPMOSトランジスタ22のソースが接続されたノードN1には電圧VCC−Vt (VCCは電源電圧、Vtはしきい値電圧)が印加される。そして、NMOSトランジスタ24,25は、ゲートに電源電圧を受けて所定のチャネル抵抗を発生することによりビットライン制御信号バーPBLの電圧レベルを調節するための電圧設定トランジスタとなり、ビットライン制御信号バーPBLの電圧レベルは、PMOSトランジスタ21,22とNMOSトランジスタ24,25とのチャネル抵抗比、つまりインピーダンス比によって決定されることになる。従って、ビットライン制御信号バーPBLのレベルはVCC−Vt 以下のレベルに制御され、これによりチャージトランジスタ30,40をゲート制御することで所望の電流をビットラインへ流すことが可能になる。
【0017】
このようにビットライン制御信号発生回路26の動作により、ビットライン制御信号バーPBLはアドレス遷移パルスNPULSEが論理“ハイ”の場合を除いて常にVCC−Vt 以下に調整され、チャージトランジスタ30,40の導通度が制御される。つまり、チャージトランジスタ30,40の電流をビットライン制御信号バーPBLによって制御し、スタティックチャージトランジスタとして使用することが可能になっている。
【0018】
以上、図面を中心に実施形態を説明したが、この他にも多様な形態が可能であることは勿論である。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、ビットラインごとのチャージトランジスタ数を大幅に減らすことが可能となるので、集積性に非常に優れる。また、1つのビットライン制御信号をアドレス遷移パルスに従って論理制御するだけの簡単な制御ですむのでタイミング制御が単純であり、チャージトランジスタ数が少ないので消費電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のビットラインプリチャージ回路におけるアドレス遷移検出回路のブロック図。
【図2】従来のビットラインプリチャージ回路におけるビットライン制御信号発生回路の回路図。
【図3】従来のビットラインプリチャージ回路におけるチャージトランジスタの回路図。
【図4】従来のビットラインプリチャージ回路の動作タイミングを示す信号波形図。
【図5】本発明によるビットラインプリチャージ回路におけるアドレス遷移検出回路のブロック図。
【図6】本発明によるビットラインプリチャージ回路におけるビットライン制御信号発生回路のブロック図。
【図7】本発明によるビットラインプリチャージ回路におけるチャージトランジスタの回路図。
【図8】図6に示すビットライン制御信号発生回路の回路図。
【図9】本発明によるビットラインプリチャージ回路の動作タイミングを示す信号波形図。
【符号の説明】
10 アドレスバッファ
11 アドレス遷移検出回路
26 ビットライン制御信号発生回路
30,40 チャージトランジスタ
NPULSE アドレス遷移パルス
バーPBL ビットライン制御信号
Claims (6)
- アドレス遷移時にアドレス遷移パルスを活性化させるアドレス遷移検出回路を備えたSRAMのビットラインプリチャージ回路において、
ビットライン対に接続されて電流を提供する少なくとも1対のチャージトランジスタと、前記チャージトランジスタの導通度を調整するためのビットライン制御信号を出力するビットライン制御信号発生回路と、を備え、
前記ビットライン制御信号発生回路は、電源電圧に接続した1以上の電圧降下トランジスタと、前記電圧降下トランジスタと接地電圧との間に直列接続され、アドレス遷移パルスによる制御で相補的に動作する第1及び第2トランジスタと、前記第1及び第2トランジスタ間の接続ノードと接地電圧との間に直列接続された1以上の電圧設定トランジスタと、を有し、前記第1及び第2トランジスタ間の接続ノードから前記ビットライン制御信号を発生することを特徴とするビットラインプリチャージ回路。 - 前記ビットライン制御信号発生回路の内部インピーダンスがMOSトランジスタのチャネル抵抗で形成されることを特徴とする請求項1記載のビットラインプリチャージ回路。
- 前記チャージトランジスタがPMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のビットラインプリチャージ回路。
- アドレス遷移時にアドレス遷移パルスを活性化させるアドレス遷移検出回路を備えたSRAMのビットラインプリチャージ回路において、前記アドレス遷移パルスに応答して、電源電圧を所定のしきい値電圧分降下させた電圧と接地電圧との間でスイングするビットライン制御信号を出力するビットライン制御信号発生回路と、電源電圧とビットライン対との間に設けられて前記ビットライン制御信号により導通制御されるチャージトランジスタと、を備え、
前記ビットライン制御信号発生回路は、電源電圧に接続した1以上の電圧降下トランジスタと、前記電圧降下トランジスタと接地電圧との間に直列接続され、アドレス遷移パルスによる制御で相補的に動作する第1及び第2トランジスタと、前記第1及び第2トランジスタ間の接続ノードと接地電圧との間に直列接続された1以上の電圧設定トランジスタと、を有し、前記第1及び第2トランジスタ間の接続ノードから前記ビットライン制御信号を発生することを特徴とするビットラインプリチャージ回路。 - 前記電圧降下トランジスタ及び前記第1トランジスタがPMOSトランジスタであり、前記第2トランジスタ及び前記電圧設定トランジスタがNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項4記載のビットラインプリチャージ回路。
- 前記チャージトランジスタがPMOSトランジスタであることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のビットラインプリチャージ回路。
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