JP3817686B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体集積回路装置に関し、例えば、参照電圧を用いて入力信号を取り込む入力回路を備えたものに利用して特に有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
HSTLやGTLのような小振幅のインターフェイスに適合した入力回路として、図8に示すような回路が考えられる。この回路では、MOSFET(以下、単にトランジスタという)M4のゲートに入力信号INが供給され、それと差動形態で動作するトランジスタM5のゲートに入力信号INのハイレベルとロウレベルの中間電圧に対応した参照電圧VREFが供給される。上記トランジスタM4とM5のソースと回路の接地電位との間には、動作電流を形成するトランジスタM8が設けられる。上記トランジスタM4とM5の各々のドレインには、負荷抵抗としてのトランジスタM2、M3が設けられる。これらのトランジスタM2とM3と電源電圧との間にレベルシフト用のトランジスタM1が設けられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
半導体集積回路装置の低消費電力化や高速化等のために電源電圧が低電圧化される傾向にある。このような電源電圧の低下によって上記トランジスタM8はもはや理想的な定電流源としての動作ができない。つまり、トランジスタM8は、上記低電圧化でも差動トランジスタM4,M5に負荷駆動のために必要な電流が流れるように比較的小さな抵抗値に設定される。このようにトランジスタM8が抵抗素子と見做されるとき、入力信号INが参照電圧VREFに対してハイレベル(VH)にあるとき、上記トランジスタM8に印加される電圧は、VH−Vth(トランジスタのしきい値電圧)となり、入力信号INが参照電圧VREFに対してロウレベルにあるとき、上記参照電圧VREF−Vthとなる。
【0004】
上記トランジスタM8に印加される電圧に上記入力信号INがハイレベルのときのロウレベルのときとで、VH−VREFのような電圧差が生じ、それに対応して動作電流も異なるものとなる。この結果、図9の波形図に示すように、入力信号INのハイレベルのときに形成される大きな動作電流によって出力信号I1とI2の電圧差(信号振幅)が大きくなってロウレベル側にシフトし、入力信号INのロウレベルのときに形成される小さな動作電流によって出力信号I1とI2の電圧差(信号振幅)も小さくなってハイレベル側にシフトするものとなる。このように信号振幅及び直流レベルがアンバランスにされた差動信号を受ける後段回路においては、その動作安定性あるいは遅延時間のバラツキが大きくなるという問題が生じる。
【0005】
この発明の目的は、低電圧においても出力信号の振幅を安定化させた入力回路を備えた半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。すなわち、制御入力端子に入力信号が供給された第1トランジスタと制御入力端子に参照電圧が供給された第2トランジスタとを差動形態として動作電流を形成する抵抗手段を設け、上記第1トランジスタ又は第2トランジスタの出力ノードの電圧が制御端子に供給された可変抵抗手段を上記抵抗手段に直列形態とし、第1トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値が上記入力信号に対応して上記第2トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値に比べて相対的に大きくなるように設定し、上記入力信号の変化に対する上記抵抗手段に流れる電流の変化を小さくする。
【0007】
【発明の実施の形態】
図7には、この発明が適用されたスタティック型RAM(半導体記憶装置)の一実施例のブロック図が示されている。同図をもとに、この実施例のスタティック型RAMの構成及び動作の概要について説明する。なお、図7の各ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)集積回路の製造技術により、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に形成される。
【0008】
この実施例のスタティック型RAMは、メモリアレイMARYをその基本構成要素とする。メモリアレイMARYは、図の水平方向に平行して配置される所定数のワード線と、図の垂直方向に平行して配置される所定数組の相補ビット線とを含む。これらのワード線及び相補ビット線の交点には、例えば一対のCMOS(相補型MOS)インバータが交差結合されてなるラッチを含む多数のスタティック型メモリセルが格子状に配置される。
【0009】
メモリアレイMARYを構成するワード線は、その左方においてロウアドレスデコーダRDに結合され、択一的に選択レベルとされる。ロウアドレスデコーダRDには、ロウアドレスバッファRBからi+1ビットの内部Xアドレス信号x0〜xiが供給されるとともに、イネーブルパルス発生回路PGからイネーブルパルスENPが供給され、さらにインバータV11からその出力信号たる内部制御信号CSが供給される。ロウアドレスバッファRBには、アドレス入力端子AX0〜AXiを介してXアドレス信号AX0〜AXiが供給される。
【0010】
一方、遷移検出回路TDには、ロウアドレスバッファRBから内部Xアドレス信号x0〜xiが供給されるとともに、後述するカラムアドレスバッファCBからj+1ビットの内部Yアドレス信号y0〜yjが供給され、さらに図示されない起動制御信号バッファを介してチップ選択信号CSB及びライトイネーブル信号WEBが供給される。遷移検出回路TDの出力信号つまり遷移検出信号TDSは、イネーブルパルス発生回路PGに供給される。このイネーブルパルス発生回路PGには、パワーオンリセット回路PORからパワーオンリセット信号PORSが供給される。上記パルス発生回路PGの出力信号は、イネーブルパルスENPとしてロウアドレスデコーダRD及びカラムアドレスデコーダCDに供給される。
【0011】
ロウアドレスバッファRBは、スタティック型RAMが選択状態とされるとき外部のアクセス装置からアドレス入力端子AX0〜AXiを介して供給されるXアドレス信号AX0〜AXiを取り込み、保持するとともに、これらのXアドレス信号をもとにそれぞれが非反転及び反転信号からなる内部Xアドレス信号x0〜xiを形成し、ロウアドレスデコーダRD及び遷移検出回路TDに供給する。また、遷移検出回路TDは、チップ選択信号CSB,ライトイネーブル信号WEB,内部Xアドレス信号x0〜xiつまりXアドレス信号AX0〜AXi,ならびに内部Yアドレス信号y0〜yjつまりYアドレス信号AY0〜AYjのレベル遷移を検出して、その出力信号たる遷移検出信号TDSを選択的に有効レベルつまりハイレベルとする。上記パワーオンリセット回路PORは、スタティック型RAMの電源投入時、動作電源となる電源電圧VDDの電位が所定値に達するまでの間、パワーオンリセット信号PORSをハイレベルとする。
【0012】
イネーブルパルス発生回路PGは、遷移検出回路TDの出力信号たる遷移検出信号TDSが有効レベルとされ、又は電源投入時にパワーオンリセット回路PORの出力信号たるパワーオンリセット信号PORSの電位が所定値に達したことを受けて、所定のパルス幅を有するイネーブルパルスENPを生成し、ロウアドレスデコーダRD及びカラムアドレスデコーダCDに供給する。
【0013】
ロウアドレスデコーダRDは、イネーブルパルスENP及び内部制御信号CSがともにハイレベルとされることで選択的に動作状態となり、ロウアドレスバッファRBから供給される内部Xアドレス信号x0〜xiをデコードして、メモリアレイMARYの対応するワード線を択一的に選択レベルとする。
【0014】
メモリアレイMARYを構成する相補ビット線は、その下方においてカラムスイッチCSに結合され、これを介して実質8組ずつ選択的にライトアンプWA又はリードアンプRAに接続される。カラムスイッチCSには、カラムアドレスデコーダCDから所定ビットのビット線選択信号が供給される。また、カラムアドレスデコーダCDには、カラムアドレスバッファCBからj+1ビットの内部Yアドレス信号y0〜yjが供給されるとともに、イネーブルパルス発生回路PGから前記イネーブルパルスENPが供給され、さらにインバータV11の出力信号たる内部制御信号CSが供給される。
【0015】
ライトアンプWA及びリードアンプRAは、それぞれ実質8個の単位回路を備える。このうち、ライトアンプWAの各単位回路の入力端子は、ライトデータバスWDB0〜WDB7ならびにデータ入力制御回路ICを介してデータ入力バッファIBの各単位回路の出力端子に結合され、リードアンプRAの各単位回路の出力端子は、リードデータバスRDB0〜RDB7を介してデータ出力バッファOBの各単位回路の入力端子に結合される。データ入力バッファIBの各単位回路の入力端子及びデータ出力バッファOBの各単位回路の出力端子は、対応するデータ入出力端子IO0〜IO7にそれぞれ共通結合される。データ入力バッファIBの各単位回路には、ノア(NOR)ゲートG11の出力信号つまり内部制御信号DICが供給され、データ出力バッファOBの各単位回路には、ノアゲートG12の出力信号つまり内部制御信号DOCが供給される。
【0016】
ノアゲートG11の第1の入力端子(ここで、各論理ゲートの入力端子については、図の上方から順に第1ないし第4の入力端子等と称す。以下同様)には、チップ選択信号の反転信号つまりチップ選択信号CSBそのものが供給され、その第2の入力端子には、ライトイネーブル信号の反転信号つまりライトイネーブル信号WEBそのものが供給される。また、ノアゲートG12の第1及び第3の入力端子には、チップ選択信号CSB及び出力イネーブル信号OEBそのものがそれぞれ供給され、その第2の入力端子には、ライトイネーブル信号の非反転信号つまりライトイネーブル信号WEBの反転信号が供給される。
【0017】
これにより、ノアゲートG11の出力信号たる内部制御信号DICは、チップ選択信号CSB及びライトイネーブル信号WEBがともに有効レベルつまりロウレベルとされることで選択的に有効レベルつまりハイレベルとされる。また、ノアゲートG12の出力信号たる内部制御信号DOCは、チップ選択信号CSB及び出力イネーブル信号OEBがともに有効レベルつまりハイレベルとされ、かつライトイネーブル信号WEBが無効レベルつまりハイレベルとされることで選択的に有効レベルつまりハイレベルとされる。
【0018】
カラムアドレスバッファCBは、スタティック型RAMが選択状態とされるとき、外部のアクセス装置からアドレス入力端子AY0〜AYjを介して入力されるYアドレス信号AY0〜AYjを取り込み、保持するとともに、これらのYアドレス信号をもとにそれぞれが非反転及び反転信号からなる内部Yアドレス信号y0〜yjを形成し、カラムアドレスデコーダCD及び前記遷移検出回路TDに供給する。カラムアドレスデコーダCDは、イネーブルパルスENP及び内部制御信号CEがともにハイレベルとされることで選択的に動作状態となり、内部Yアドレス信号y0〜yjをデコードして、カラムスイッチCSに対するビット線選択信号の対応するビットを択一的にハイレベルとする。このとき、カラムスイッチCSは、ハイレベルのビット線選択信号に対応するメモリアレイMARYの8組の相補ビット線とライトアンプWAの各単位回路の出力端子又はリードアンプRAの各単位回路の入力端子との間を選択的に接続状態とする。
【0019】
データ入力バッファIBの各単位回路は、スタティック型RAMが書き込みモードで選択状態とされるとき、内部制御信号DICのハイレベルを受けて選択的に動作状態となり、外部のアクセス装置からデータ入力端子つまりデータ入出力端子IO0〜IO7を介して供給される書き込みデータを取り込み、データ入力制御回路ICからライトデータバスWDB0〜WDB7を介してライトアンプWAの各単位回路に伝達する。このとき、ライトアンプWAの各単位回路は、図示されない内部制御信号WCに従って選択的に動作状態となり、ライトデータバスWDB0〜WDB7を介して入力される書き込みデータを所定の相補書き込み信号として、メモリアレイMARYの8個の選択メモリセルに書き込む。
【0020】
リードアンプRAの各単位回路は、スタティック型RAMが読み出しモードで選択状態とされるとき、メモリアレイMARYの8個の選択メモリセルから対応する相補ビット線を介して出力される読み出し信号を増幅した後、リードデータバスRDB0〜RDB7を介してデータ出力バッファOBの対応する単位回路に伝達する。このとき、データ出力バッファOBの各単位回路は、内部制御信号DOCのハイレベルを受けて選択的に動作状態となり、リードアンプRAからリードデータバスRDB0〜RDB7を介して伝達される読み出しデータをデータ入出力端子IO0〜IO7から外部のCPU等のアクセス装置に出力する。
【0021】
図1には、この発明に係る入力回路の一実施例の回路図が示されている。この実施例の入力回路は、特に制限されないが、前記図7に示したようなスタティック型RAMのアドレスバッファRB,CB及び入力回路IB等として用いられる。同図において、Nチャンネル型トランジスタとPチャンネル型トランジスタからなるCMOS回路により構成され、Pチャンネル型トランジスタは、M1〜M3のようにチャネル部分に矢印が付加されることによって、M4〜M8のようなNチャンネル型トランジスタと区別される。このことは、他の回路図においても同様である。
【0022】
Nチャンネル型のトランジスタM4のゲートは、入力信号INが供給される。このトランジスタM4と差動形態に設けられたNチャンネル型のトランジスタM5のゲートには、上記入力信号INのハイレベルとロウレベルの中間電位に設定された参照電圧VREFが供給される。上記トランジスタM4,M5のドレインには、ゲートに回路の接地電位が定常的に供給されることによって抵抗素子として動作するPチャンネル型のトランジスタM2,M3が設けられる。そして、上記トランジスタM2とM3の電源側ノード(ソース)は、共通化されてダイオード形態に接続されてレベルシフト動作を行なうPチャンネル型トランジスタM1を介して電源端子に接続される。
【0023】
上記トランジスタM4とM5の共通化されたソース側は、この発明において付加された並列形態に接続されたNチャンネル型のトランジスタM6とM7の一端に接続される。これら並列形態のトランジスタM6,M7の他端と回路の接地電位との間には、ON/OFF(オン/オフ)信号によってスイッチ制御されるNチャンネル型のトランジスタM8が設けられる。上記ON/OFF(オン/オフ)信号は、この実施例の入力回路を活性化するときにハイレベルにされて、トランジスタM8をオン状態にして差動トランジスタM4,M5に流れる動作電流を形成する。
【0024】
この発明において付加されたトランジスタM6ゲートには、上記トランジスタM4のドレイン出力I1が供給され、トランジスタM7ゲートには、上記トランジスタM5のドレイン出力I2が供給される。これらのトランジスタM6とM7は、そのゲートに供給される信号I1とI2の電圧に応じて抵抗値が変化するという可変抵抗素子として動作して、出力信号I1とI2の電圧差及び直流レベルが入力信号INの変化によるアンバランスを低減させ、理想的には一定にするような役割を果たす。
【0025】
上記のような入力信号INが参照電圧VREFに対しハイレベルの時と、ロウレベルの時との信号振幅がほぼ一定にするようにするためには、トランジスタM6の抵抗値をトランジスタM7の抵抗値よりも相対的に小さく設定される。例えば、トランジスタM6とM7のチャネル長が一定にされ、そのチャネル幅をトランジスタM6をトランジスタM7にくらべて大きく形成される。
【0026】
図2には、この発明に係る入力回路の動作を説明するための波形図が示されている。入力信号INが参照電圧VREFよりハイレベルにあるとき、トランジスタM4がオン状態に、トランジスタM5がオフ状態にされる。この場合、上記トランジスタM6,M7が設けられない図8の回路では、図9の波形図のように出力信号I1とI2の差(信号振幅)が大きく、上記のようなレベルシフト用のトランジスタM1によるレベルシフト量も大きくなって全体的にロウレベル側にシフトしてしまう。このような電圧がトランジスタM6とM7のゲートに印加されて、その合成抵抗値を大きくするように負帰還がかかり、動作電流の増加を抑制して出力信号I1とI2の差電圧の拡大と、レベルシフト量の増大を防止する。
【0027】
逆に、入力信号INが参照電圧VREFよりロウレベルにあるとき、トランジスタM4がオフ状態に、トランジスタM5がオン状態にされる。この場合、上記トランジスタM6,M7が設けられない図8の回路では、図9の波形図のように出力信号I1とI2の差(信号振幅)が小さく、上記のようなレベルシフト用のトランジスタM1によるレベルシフト量も小さくなって全体的にハイレベル側にシフトしてしまう。このような電圧がトランジスタM6とM7のゲートに印加されて、その合成抵抗値を小さくするように負帰還がかかり、動作電流の減少を抑制して出力信号I1とI2の差電圧の減少と、レベルシフト量の減少を防止する。
【0028】
この結果、図2の波形図に示すように、理想的には入力信号INが参照電圧VREFより高いときの信号振幅1と、入力信号INが参照電圧VREFより低いときの信号振幅2とが等しく、かつ、そのレベルシフト量もほぼ同一になるものである。上記のようにトランジスタM6とM7の抵抗値に差を持たせたのは、図9のように、出力信号I1とI2の信号レベルの変化に差があるので、大きく変化する出力信号I1に対応したトランジスタM6のサイズを大きく形成して、かかるトランジスタM6の抵抗変化を支配的にして、上記のような入力信号INが参照電圧VREFより高いときの信号振幅1と、入力信号INが参照電圧VREFに対して高いときと低いときとで合成抵抗値の変化を行なわせるようにするものである。
【0029】
したがって、基本的には1つのトランジスタM6又はM7のうらのいずれか一方を用い、それに上記出力信号I1又はI2の一方を供給して上記入力信号INの参照電圧VREFに対する変化による動作電流を変動を抑えるように動作させることができるものである。このように一方の出力信号I1又はI2のみを用いた場合には、回路素子が少なくなる反面、一方の信号電圧により動作電流が設定されてしまうので、差動の出力信号I1とI2の電位差が信号振幅となる回路では、上記2つの出力信号I1とI2の両方を用いる方が回路の安定化の点で優れている。したがって、いずれを採用するかは、その入力回路に要求される機能に合わせて選べばよい。
【0030】
図3には、この発明に係る入力回路の一実施例の具体的回路図が示されている。この実施例では、前記図1に示したトランジスタM1〜M8からなる入力回路に対して、トランジスタM10〜M14からなる同様な差動回路が設けられる。この後段の差動回路は、前記入力回路とは異なり差動の出力信号I1とI2を受けて動作するので、上記入力回路の出力信号が図2のような出力信号I1とI2が良好にバランスされたものであるなら、バランス補正用のトランジスタM12とM13を省略することができる。上記初段増幅回路と次段増幅回路に動作電流を流すトランジスタM8とM14のゲートには活性化信号ZZB(ON/OFF信号)が供給され、かかる信号ZZBがハイレベルのときに上記MOSFETM8とM14がオン状態となり、前記のような動作電流源としての動作を行なうものである。
【0031】
この実施例では、上記入力回路による出力信号I1とI2が多少アンバランスが残っているとき、後段の差動増幅回路でも上記トランジスタM12とM13を設けて、その補正を行なようにするものである。また、後段の差動回路は、信号振幅をあるいは信号電流を増幅させるために設けられる。したがって、図1の入力回路において、例えば動作電流を大きくして必要な出力信号振幅あるいは出力電流を得るようにした場合には、上記後段側の差動増幅回路を省略することができるものである。
【0032】
特に制限されないが、後段の差動回路は、上記信号のアンバランス補正及び増幅動作の他に、クロック信号CLKBに同期した入力信号の取り込み動作を行なう役割がもたせられる。つまり、前記のようなスタティック型RAMにおいて、CPU等のホストシステムからのクロック信号に同期して、制御信号及びアドレス信号や書き込みデータ等の入力信号を入力し、読み出し信号を出力させるようにしたクロック同期動作を行なう場合に、上記後段の差動回路とその出力信号を保持するラッチ回路が設けられる。
【0033】
上記のようなクロック動作のために、上記差動トランジスタM10とM11のドレインに設けられる負荷抵抗としてのトランジスタM15とM17との間には、クロック信号CLKBで動作するPチャンネル型のトランジスタM16とM18が設けられる。また、その出力信号A1とA2は、上記クロック信号CLKBを受けるインバータ回路IV1の出力信号CLKT1によりスイッチ制御させられるPチャンネル型トランジスタM19とM20が設けられる。
【0034】
ラッチ回路は、Pチャンネル型トランジスタM21と、Nチャンネル型トランジスタM22からなるCMOSインバータ回路と、Pチャンネル型トランジスタM23と、Nチャンネル型トランジスタM24からなるCMOSインバータ回路との入力と出力とが交差接続されてラッチ形態とされる。上記Nチャンネル型トランジスタM22とM24のソースと回路の接地電位との間にNチャンネル型のスイッチトランジスタM25が設けられ、そのゲートに上記クロック信号CLKT1により動作制御が行なわれる。上記ラッチ回路の一対の入出力ノードB1とB2と電源電圧との間には上記クロック信号CLKT1により動作させられるPチャンネル型トランジスタM26とM27が設けられる。上記入出力ノードB1とB2の信号は、インバータ回路IN2とIN3を介して出力信号B1OとB2Oとして出力される。
【0035】
クロック信号CLKBがロウレベルのとき、Pチャンネル型トランジスタM16とM18がオン状態にされる。したがって、後段の差動増幅回路は出力A1とA2は、入力信号INに対応したハイレベルとロウレベルにされる。このとき、クロック信号CLKT1はハイレベルであるので、上記出力信号A1とA2を伝えるトランジスタM19とM20はオフ状態になっている。このとき、Nチャンネル型トランジスタM25がオン状態であるので、ラッチ回路は動作状態でありクロック信号CLKBの1サイクル前に取り込んだ入力信号を保持している。
【0036】
クロック信号CLKBがロウレベルからハイレベルに変化すると、Pチャンネル型トランジスタM16とM18がオフ状態にされる。クロック信号CLKT1のロウレベルによりトランジスタM19とM20がオン状態にされ、ラッチ回路を動作させるトランジスタM25がオフ状態に、出力のプルアップトランジスタM26とM27がオン状態にされる。したがって、後段の差動増幅回路は出力A1とA2は、上記トランジスタM19とM20を通し、上記プルアップトランジスタM26とM27を負荷としてラッチ回路の一対の入出力ノードB1とB2に増幅信号を伝える。
【0037】
クロック信号CLKBがハイレベルからロウレベルに変化すると、Pチャンネル型トランジスタM16とM18がオン状態にされる。クロック信号CLKT1のハイレベルにより上記スイッチトランジスタM19と20がオフ状態にされ、Nチャンネル型トランジスタM25がオン状態になり、上記プルアップトランジスタM26とM27がオフ状態になるので、上記入出力ノードB1とB2に伝えられた増幅信号を保持する。つまり、クロック信号CLKBの1サイクル前に取り込んだ入力信号を保持するものである。このように保持されたラッチ回路の入出力ノードB1とB2の信号は、インバータ回路IN2とIN3を介して出力信号B1OとB2Oとして、前記のようなスタティック型RAMでは、アドレスデコーダ回路等に伝えられる。
【0038】
図4には、この発明に係る入力回路の他の一実施例の具体的回路図が示されている。この実施例では、前記図31に示したトランジスタM1が省略される。つまり、入力回路を構成する差動形態のトランジスタM4とM5のドレインに設けられる負荷トランジスタM2とM3のソースは、直接に電源電圧が供給されるものである。他の構成は、前記図3の実施例と同様であるので、その説明を省略する。この実施例では、上記レベルシスト用トランジスタM1が省略されているため、そのゲート,ソース間のしきい値電圧に対応した直流電圧のレベルシフトがない。つまり、出力信号I1とI2のハイレベルは、ほぼ電源電圧に対応した大きなレベルにされる。
【0039】
図5には、この発明に係る入力回路の他の一実施例の具体的回路図が示されている。この実施例では、後段の差動増幅回路とラッチ回路とが一体化された回路で構成される。つまり、上記レベル補正機能を持つ入力段回路の出力信号I1とI2は、前記のような差動トランジスタM10とM11のゲートに供給される。これらの差動トランジスタM10とM11のソースには、それぞれクロック信号でスイッチ制御されるNチャンネル型のトランジスタM28とM29を介して動作電流を形成するトランジスタM14に接続される。上記差動トランジスタM10とM11のソース間には、Nチャンネル型のトランジスタM30が短絡スイッチとして設けられる。上記差動トランジスタM10とM11のドレインは、CMOSラッチ回路の一対の入出力ノードに接続される。ラッチ回路を構成するトランジスタM21〜M25及びプルアップトランジスタM26とM27は、実施例と同様である。
【0040】
クロック信号CLKがロウレベルのとき、インバータ回路IN4の出力信号がハイレベルになる。このハイレベルのクロック信号によりPチャンネル型トランジスタM26とM27がオフ状態にされ、Nチャンネル型トランジスタM25がオン状態にされる。したがって、ラッチ回路は動作状態でありクロック信号CLKB1サイクル前に取り込んだ入力信号を保持している。差動増幅回路は、インバータ回路IN1の出力信号がロウレベルであるので、トランジスタM28、M29及びM30がオフ状態にされ、実質的な差動増幅動作は行なわれない。
【0041】
クロック信号CLKがロウレベルからハイレベルに変化すると、ラッチ回路を動作させているトランジスタM25がオフ状態となり、ラッチ回路の出力プルアップを行なうPチャンネル型トランジスタM26とM27がオン状態となって、上記保持情報をリセットさせる。これとともに、Nチャンネル型のトランジスタM28〜M30がオン状態になるので、差動トランジスタM10とM11は、上記プルアップ動作を行なうトランジスタM26とM27を負荷とする増幅動作を行なう。これより、上記非動作状態に置かれるラッチ回路の一対の入出力ノードの電位は、上記差動トランジスタM10とM11のドレイン増幅出力に対応したものとされる。
【0042】
クロック信号CLKがロウレベルからハイレベルに変化すると、Pチャンネル型トランジスタM26とM27がオフ状態にされ、Nチャンネル型のトランジスタM28〜M30がオフ状態にされ、ラッチ回路に動作電流を流すNチャンネル型のトランジスタM25がオン状態となって、上記一対の入出力ノードに伝えられた増幅信号を保持する。つまり、クロック信号CLKの1サイクル前に取り込んだ入力信号を保持するものである。このように保持されたラッチ回路の入出力ノードの信号は、インバータ回路IN2とIN3を介して出力信号B1OとB2Oとして、前記のようなスタティック型RAMでは、アドレスデコーダ回路等に伝えられる。
【0043】
図6には、この発明に係る入力回路の更に他の一実施例の具体的回路図が示されている。この実施例では、前記図5の実施例の変形例であり、トランジスタの導電型が前記図5の実施例と逆にされる。つまり、Pチャンネル型トランジスタM2,M3等をNチャンネル型トランジスタに置き換え、Nチャンネル型トランジスタM4〜M8等をPチャンネル型トランジスタに置き換えたものである。このようにトランジスタの導電型を逆にしても前記図5の回路と同様な動作を行なうものとなる。
【0044】
以上の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。すなわち、
(1) 制御入力端子に入力信号が供給された第1トランジスタと制御入力端子に参照電圧が供給された第2トランジスタとを差動形態として動作電流を形成する抵抗手段を設け、上記第1トランジスタ又は第2トランジスタの出力ノードの電圧が制御端子に供給された可変抵抗手段を上記抵抗手段に直列形態とし、第1トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値が上記入力信号に対応して上記第2トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値に比べて相対的に大きくなるように設定して上記入力信号の変化に対する上記抵抗手段に流れる電流の変化を小さくすることにより、出力信号振幅及び直流レベルを入力信号の変化に対してほぼ均等にすることができるという効果が得られる。
【0045】
(2) 上記に加えて、可変抵抗手段を上記第1トランジスタ及び第2トランジスタの各々の出力ノードの電圧が制御端子に供給された第1と第2可変抵抗手段を並列形態に接続したものとし、上記入力信号に対応して第1トランジスタがオン状態にされたときの上記第1と第2の可変抵抗手段の合成抵抗値が上記入力信号に対応して上記第2トランジスタがオン状態にされたときの上記第1と第2の可変抵抗手段の合成抵抗値に比べて相対的に大きくなるように設定することにより、出力信号振幅及び直流レベルを入力信号の変化に対して安定的に一定にすることができるという効果が得られる。
【0046】
(3) 上記に加えて、上記第1及び第2トランジスタを第1及び第2MOSFETとし、上記抵抗手段を上記入力回路の活性化信号がゲートに印加された第3MOSFETとし、上記負荷手段をゲートに所定の電圧が印加された第4及び第5MOSFETで含むのとし、上記第1及び第2可変抵抗手段は第6及び第7MOSFETで構成することにより、半導体集積回路に好適な入力回路を得ることができるという効果が得られる。
【0047】
(4) 上記に加えて、上記第6MOSFETと第7MOSFETはゲート長が同じで、第6MOSFETのゲート幅が第7MOSFETのゲート幅に比べて大きく形成することにより、出力信号振幅及び直流レベルを入力信号の変化に対して安定的に設定することが容易にできるという効果が得られる。
【0048】
(5) 上記に加えて、上記第6MOSFETと第7MOSFETの上記ゲート幅の差を上記第3MOSFETに流れる電流をほぼ一定になるような設定することにより、出力信号振幅及び直流レベルを入力信号の変化に対して一定にできるという効果が得られる。
【0049】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、図7において、メモリアレイMARYは、任意数の冗長素子を含むことができるし、その周辺回路を含めて任意数のメモリマット又はサブアレイに分割することができる。また、スタティック型RAMは、例えば×16ビット又は×32ビット等、任意のビット構成を採りうるし、そのブロック構成や起動制御信号及びアドレス信号の名称及び組み合わせならびに有効レベル等は、種々の実施形態を採りうる。
【0050】
入力回路は、上記のようなスタティック型RAMの他、参照電圧を用いて小振幅の入力信号を取り込む半導体集積回路装置に広く利用することができる。差動トランジスタは、MOSFETの他にバイポーラ型トランジスタを用いるものであってよい。つまり、差動トランジスタをバイポーラ型トランジスタで構成し、負荷や可変抵抗素子をMOSFETで構成するバイポーラ−CMOS構造の半導体集積回路装置にも同様に適用できるものである。
【0051】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。制御入力端子に入力信号が供給された第1トランジスタと制御入力端子に参照電圧が供給された第2トランジスタとを差動形態として動作電流を形成する抵抗手段を設け、上記第1トランジスタ又は第2トランジスタの出力ノードの電圧が制御端子に供給された可変抵抗手段を上記抵抗手段に直列形態とし、第1トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値が上記入力信号に対応して上記第2トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値に比べて相対的に大きくなるように設定して上記入力信号の変化に対する上記抵抗手段に流れる電流の変化を小さくすることにより、出力信号振幅及び直流レベルを入力信号の変化に対してほぼ均等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る入力回路の一実施例を示す回路図である。
【図2】この発明に係る入力回路の動作を説明するための波形図である。
【図3】この発明に係る入力回路の一実施例を示す具体的回路図である。
【図4】この発明に係る入力回路の他の一実施例を示す具体的回路図である。
【図5】この発明に係る入力回路の他の一実施例を示す具体的回路図である。
【図6】この発明に係る入力回路の更に他の一実施例を示す具体的回路図である。
【図7】この発明が適用されたスタティック型RAMの一実施例を示すブロック図である。
【図8】この発明に先立って検討された入力回路の一例を示す回路図である。
【図9】図8の入力回路の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
M1〜M30……MOSFET、IN1〜IN4…インバータ回路、
MARY……メモリアレイ、RD……ロウアドレスデコーダ、RB……ロウアドレスバッファ、CS……カラムスイッチ、WA……ライトアンプ、RA……リードアンプ、CD……カラムアドレスデコーダ、CB……カラムアドレスバッファ、IB……データ入力バッファ、IC……データ入力制御回路、OB……データ出力バッファ、TD……遷移検出回路、POR……パワーオンリセット回路、PG……イネーブルパルス発生回路。
Claims (5)
- 入力信号が制御入力端子に供給された第1トランジスタと、
上記第1トランジスタと差動形態に接続され、制御入力端子に参照電圧が供給された第2トランジスタと、
上記第1トランジスタと第2トランジスタに流す動作電流を形成する抵抗手段と、
上記第1トランジスタと第2トランジスタの各々の出力ノードに設けられた第1及び第2負荷手段と、
上記第1トランジスタ又は第2トランジスタの出力ノードの電圧が制御端子に供給され、上記抵抗手段と直列形態に設けられた可変抵抗手段とを含む入力回路を備え、
上記入力信号に対応して第1トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値が上記入力信号に対応して上記第2トランジスタがオン状態にされたときの上記可変抵抗手段の抵抗値に比べて相対的に大きくなるように設定し、上記入力信号の変化に対する上記抵抗手段に流れる電流の変化を小さくしてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1において、
上記可変抵抗手段は、上記第1トランジスタ及び第2トランジスタの各々の出力ノードの電圧が制御端子に供給された第1と第2可変抵抗手段からなり、
かかる第1と第2の可変抵抗手段は並列形態に接続され、上記入力信号に対応して第1トランジスタがオン状態にされたときの上記第1と第2の可変抵抗手段の合成抵抗値が上記入力信号に対応して上記第2トランジスタがオン状態にされたときの上記第1と第2の可変抵抗手段の合成抵抗値に比べて相対的に大きくなるように設定されることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項2において、
上記第1及び第2トランジスタは第1及び第2MOSFETからなり、
上記抵抗手段は上記入力回路の活性化信号がゲートに印加された第3MOSFETからなり、
上記負荷手段は、ゲートに所定の電圧が印加された第4及び第5MOSFETを含み、
上記第1及び第2可変抵抗手段は第6及び第7MOSFETからなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項3において、
上記第6MOSFETと第7MOSFETはゲート長が同じで、第6MOSFETのゲート幅が第7MOSFETのゲート幅に比べて大きく形成されてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項4において、
上記第6MOSFETと第7MOSFETの上記ゲート幅の差は、上記第3MOSFETに流れる電流がほぼ一定になるように設定されるものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
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