JPS6273487A - センスアンプ回路 - Google Patents

センスアンプ回路

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JPS6273487A
JPS6273487A JP60211420A JP21142085A JPS6273487A JP S6273487 A JPS6273487 A JP S6273487A JP 60211420 A JP60211420 A JP 60211420A JP 21142085 A JP21142085 A JP 21142085A JP S6273487 A JPS6273487 A JP S6273487A
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JP
Japan
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transistor
transistors
bipolar
potential
sense amplifier
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JP60211420A
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English (en)
Inventor
Yuichi Miyazawa
宮沢 祐一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は半導体記憶装置で使用され、メモリセルから
読み出される微少信号を増幅して記憶データを検出する
センスアンプ回路に関する。
[発明の技術的背景] 従来、この種のセンスアンプ回路として、例えば第9図
に示すようなも9が良く刈られている。
このセンスアンプ回路は、図示しないメモリセルから一
対のビット線31.32に読み出される相補信号により
導通制御される駆動用のNチャネルのMOSトランジス
タ33.34と、これらトランジスタ33.34の負荷
となるカレントミラー型負荷回路を構成する一対のPチ
ャネルのMOSトランジスタ35.36およびセンスア
ンプ回路の動作を制御するNチャネルのMOSトランジ
スタ37で構成されている。そして検出データはトラン
ジスタ35と33の直列接続点に設けられた出力端子3
8から取り出される。またトランジスタ3Bと34の直
列接続点はバイアス端子39にされている。
いま、トランジスタ37のゲートに“1“レベルの信号
が供給され、このトランジスタ37が導通すると、この
センスアンプ回路は動作状態に入る。
説明の便宜上、一対のビット線3L 32は予めプリチ
ャージされ、共に“1”レベルになっているとする。図
示しないメモリセルでデータの読み出しが開始されると
、その記憶データに応じてビット線31.32のいずれ
か一方の電位が“O”レベルに向かって下降を開始する
。例えば、ビット線31の電位が“0”レベルに下降し
たとする。このとき、このビット線31にゲートが接続
されているトランジスタ33の導通抵抗は順次増大する
他方、ビット線32の電位は“1”レベルのままである
からトランジスタ34は完全に導通し、バイアス端子3
9が“0″レベルにされるので、Pチャネルのトランジ
スタ35の導通抵抗は低く保たれる。
このため、トランジスタ35と33の導通抵抗の大小関
係に応じて、出力端子38の電位が“1”レベルに設定
される。
メモリセルからのデータ読み出しによりビット線32の
電位が“0”レベルに下降する場合には、トランジスタ
34の導通抵抗が増大し、バイアス端子39の電位が“
1”レベルになるので、トランジスタ35の導通抵抗が
増大する。従って、トランジスタ35と33の導通抵抗
の大小関係に応じて、出力端子38の電位は“0”レベ
ルに設定される。
このような動作は、メモリセルからデータを読み出す前
に一対のビット線3132がプリチャージされない場合
や、一対のビット線3i’J 32を同電位に設定する
イコライズを行なわないような場合についても同様であ
る。
[背景技術の問題点] ところで、上記従来のセンスアンプ回路では、動作速度
、すなわち、データの検出速度を上げるには、駆動用の
NチャネルのMOSトランジスタ33.34のゲート幅
(チャネル幅)を増やすことが行われる。トランジスタ
33.34のゲート幅を増やすことにより、電流が増大
し、出力端子38の電位を速く設定することができる。
しかしながら、トランジスタ33.34のゲート幅を増
やすと、ビット線31.32それぞれの負荷容量が増加
し、今度はメモリセルがこれらのビット線31.32を
放電する時間が増加することになる。従って、従来のセ
ンスアンプ回路では読み出し速度の高速化には限界があ
る。
[発明の目的コ この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、ビット線の負荷容量を増加させるこ
となく、高速化が実現できるセンスアンプ回路を提供す
ることにある。
[発明の概要] 上記目的を達成するため、この発明にあっては、第1お
よび第2のバイポーラトランジスタのエミッタを基準電
位に接続し、電源電位と上記第1のバイポーラトランジ
スタのベースとの間に第1導電型の第1のMOSトラン
ジスタの電流通路を挿入し、このトランジスタのゲート
は一方のビット線に接続し、電源電位と上記第2のパイ
ポーラトランジスタのベースとの間に第1導電型の第2
のMOSトランジスタの電流通路を挿入し、このトラン
ジスタのゲートは他方のビット線に接続し、上記第1お
よび第2のバイポーラトランジスタのコレクタと電源電
位との間にこの第1および第2のバイポーラトランジス
タの負荷となる第1導電型の第3および第4のMOSト
ランジスタそれぞれの電流通路を挿入し、基準電位と上
記第1のバイポーラトランジスタのベースとの間に第2
導電型の第5のMOSトランジスタの電流通路を挿入し
、基準電位と上記第2のバイポーラトランジスタのベー
スとの間に第2導電型の第6のMOSトランジスタの電
流通路を挿入し、一対のビット線の電位変化を第1導電
型の第1および第2のMOSトランジスタそれぞれで増
幅して第1および第2のバイポーラトランジスタのベー
スに供給し、バイポーラトランジスタの高い電流増幅率
を利用して高速動作を実現している。
[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明に係るセンスアンプ回路の第1の実施
例の構成を示す回路図である。
正極性の電源電位VDDと基準電位vSSとの間にはP
チャネルのMOSトランジスタ11およびNチャネルの
MOSトランジスタ12のソース、ドレイン間が直列に
挿入されている。そして上記両トランジスタll、 1
2のゲートは共通接続され、この共通ゲートは一方のビ
ット線13に接続されている。同様に正極性の電源電位
VDDと基準電位vSSとの間にはPチャネルのMOS
トランジスタ14およびNチャネルのMOSトランジス
タ15のソース、ドレイン間が直列に挿入されている。
そして上記両トランジスタ14.15のゲートも共通接
続され、この共通ゲートは他方のビット線1Bに接続さ
れている。
上記トランジスタ11.12の直列接続点およびトラン
ジスタ14.15の直列接続点にはNPN型のバイポー
ラトランジスタ17.18それぞれのベースが接続され
ており、両トランジスタ17.18のエミッタは共に基
準電位vSSに接続されている。また上記両トランリス
タt7、!8それぞれのコレクタと電源電位VDDとの
間にはPチャネルのMOSトランジスタ19.20それ
ぞれのソース、ドレイン間が挿入されている。上記Pチ
ャネルの一方のトランジスタ19のゲートは上記バイポ
ーラトランジスタ18のコレクタに接続され、Pチャネ
ルの他方のトランジスタ20のゲートは上記バイポーラ
トランジスタ17のコレクタに接続されている。すなわ
ち、上記PチャネルのMOSトランジスタ19.2Gは
、上記バイポーラトランジスタ17.18に対するいわ
ゆるクロスカップル型の負荷回路を構成している。
そしてトランジスタ17.11!のコレクタから一対の
出力端子21.22が取り出されている。
なお、この実施例のセンスアンプ回路は、図示しないメ
モリセルからのデータ読み出しに先立ち、一対のビット
線13.16の電位が共に“1ルベルにプリチャージさ
れるプリチャージ型の記憶装置に用いられるものである
次に動作を説明する。ビット線13.1Gがプリチャー
ジされた後はトランジスタ12.15のゲート電−位が
共に“1″レベルにされているので、この両トランジス
タ12.15は導通している。これによりバイポーラト
ランジスタ17.18のベース電位はvSSにされ、両
トランジスタ17.18のコレクタ、エミッタ間は非導
通状態になる。従って、このときはPチャネルのMOS
トランジスタ19.20の働きにより一対の出力端子2
1.22の電位はVDD−IVT)IPIに保たれる。
ただし、VTHPはPチャネルMOSトランジスタの閾
値電圧である。
次に選択されたメモリセルからデータが読み出されると
、ビット線13.1Bのいずれか一方の電位が“O”レ
ベルに下降する。このとき、例えばビット線13の電位
が下降し始めたとすると、この後、Pチャネルのトラン
ジスタ11が導通し始め、バイポーラトランジスタ17
のベース電位が順次上昇する。そしてこの電位がVBE
(バイポーラトランジスタのベース、エミッタ接合間の
接合電圧)を越えた時点からトランジスタ17のコレク
タ、エミッタ間が導通し、導通後は出力端子21の電位
が当初のVDD−IVTHP lからVSSに向かって
下降する。この電位は最終的に“O”レベルに設定され
る。
このとき、他方のビット線■6の電位は#1″レベルの
ままであり、NチャネルのMOSトランジスタ15は導
通状態になっているので、バイポーラトランジスタ18
は非導通状態のままである。さらに出力端子21が“0
″レベルにされるので、PチャネルのMOSトランジス
タ20が導通し、出力端子22の電位は逆に当初のVD
D−IVTHPIからVDDに向かって上昇する。すな
わち、ビット線■3のわずかな電位降下が出力端子21
の急激な電位降下を引き起こしたことになる。これとは
逆に、ビット線1Bの電位が降下した場合には、バイポ
ーラトランジスタ17が非導通のままになり、バイポー
ラトランジスタ18が導通し、出力端子21が“1“レ
ベル、出力端子22が“θ″レベルそれぞれ設定される
ところで、上記実施例回路においてバイポーラトランジ
スタ17.18はその電流増幅率が例えば100程度と
大きいので、トランジスタ11もしくは14に流れる電
流はこれらバイポーラトランジスタ】7.18で十分に
増幅される。この結果、出力端子21もしくは22は急
速に放電が行われ、その電位は短時間で“0゛レベルに
設定される。従って、高速動作が実現される。しかも、
ビット線13.16の信号で駆動されるPチャネルのト
ランジスタ11.14は大きなゲート幅を持つものを使
用しなくてもセンスアンプ回路としての高速動作が達成
されるので、ビット線13、IBの負荷容量の増大は生
じない。
第2図はこの発明の第2の実施例の構成を示す回路図で
ある。上記第1図の実施例のセンスアンプ回路はプリチ
ャージ型の記憶装置に用いられるものであったが、この
実施例の回路は一対のビット線13.1Bそれぞれに負
荷トランジスタを接続し、ビット線13.1Bを常時“
1”レベルに保持しておく、いわゆる非同期型の記憶装
置に用いられるものである。第2図においてPチャネル
のMOSトランジスタ23.24は一対のビット線13
.14用の負荷トランジスタであり、ゲートはビット線
13.14に接続されている。
この実施例回路ではメモリセルからデータを読み出す前
に、一対のビット線13.1Bの電位がそれぞれVDD
−IVT)I p lにされている。この状態でデータ
が読み出されると、一方のビット線電位の降下により、
PチャネルのMOSトランジスタIL 14のいずれか
が直ちに導通するので、バイポーラトランジスタ17も
しくは18のベース電位の上昇が速い時期に生じる。こ
のため、読み出し速度が高速化される。
第3図はこの発明の第3の実施例の構成を示す回路図で
ある。この実施例回路では、前記第1図の実施例回路の
負荷用のPチャネルのトランジスタ19.20のゲート
の接続を変更するようにしたものである。すなわち、ト
ランジスタ19.20のゲートがバイポーラトランジス
タ18のコレクタに共通に接続されている。このような
負荷は第9図に示す従来回路と同様のカレントミラー型
のものとなっている。このような負荷を用いた場合にも
前記と同様に高速動作を実現することができ′る。
第4図はこの発明の第4の実施例の構成を示す回路図で
ある。この実施例回路では、前記第2図の非同期型記憶
装置に用いられるセンスアンプ回路に対し、上記第3図
の実施例回路と同様に負荷用トランジスタ19.20の
ゲートの接続を変更してカレントミラー型負荷としたも
のである。
第5図はこの発明の第5の実施例の構成を示す回路図で
ある。この実施例回路では前記第1図の実施例回路にお
けるNチャネルMOSl−ランジスタ12.15のゲー
トの接続を変更するようにしたちのである。すなわち、
上記両トランジスタ12.15のゲートを一対の各ビッ
ト線13.1Bに接続する代わりに、制御信号が供給さ
れる端子25に共通に接続するようにしたものである。
そしてこの端子25には、一対のビット線13.1Bの
プリチャージ期間に1”レベルにされ、プリチャージ期
間の終了後は“0”レベルにされる制御信号が供給され
る。
この実施例回路において、プリチャージ期間に一対のビ
ット線13.18が1”レベルにされるので、Pチャネ
ルのトランジスタ11.15はそれぞれ非導通状態にな
る。このとき、端子25の制御信号により、Nチャネル
のトランジスタ12.15はそれぞれ導通状態になる。
従って、バイポーラトランジスタ17.18のベース電
位はこのトランジスタ12.15それぞれによりvSS
にされ、バイポーラトランジスタ1フ、18のベース、
エミッタ間はそれぞれ非導通状態になる。次にデータの
読み出し動作が開始されると同時に端子25の制御信号
が“O”レベルになり、トランジスタ12.15はそれ
ぞれ完全に非導通状態になる。データの読み出し動作が
開始された直後ではバイポーラトランジスタ17.18
のベースは電位的に浮遊状態になるが、ベース電流の注
入がないのでそれぞれのコレクタ、エミッタ間は非導通
状態に保たれる。従って、このとき出力端子2L 22
の電位は、PチャネルのMOSトランジスタ19.20
の働きにより VDD−IVTHPIにされる。次にメ
モリセルが選択されデータが読み出されると、ビット線
13.16のいずれか一方の電位が降下する。例えばビ
ット線13の電位が降下したとすると、PチャネルのM
OSトランジスタ11が導通を開始する。このとき、こ
のMOSトランジスタ11と共にVDDとvSSとの間
にソース、ドレイン間が直列に挿入されているNチャネ
ルのMOSトランジスタ12は完全に非導通状態にされ
ているので、PチャネルのMOSトランジスタ11に流
れる電流の全部がバイポーラトランジスタ17のベース
電流となる。従って、この実施例回路では前記第1図の
実施例回路よりもバイポーラトランジスタ17を急速に
スイッチングさせることができ、より高速化が達成され
る。
第6図はこの発明の第6の実施例の構成を示す回路図で
ある。この実施例回路は前記第2図の実施例回路に上記
第5図の実施例回路のような変更を加えたものである。
すなわち、NチャネルMOSトランジスタ12.15の
ゲートを制御信号の端子25に共通に接続し、読み出し
期間に両トランジスタ12.15を非導通状態にするこ
とにより、より高速化を達成するようにしたものである
第7図はこの発明の第7の実施例の構成を示す回路図で
ある。この実施例回路は上記第5図の実施例回路におけ
る負荷用のトランジスタ19.20のゲートの接続を、
前記第3図もしくは第4図と同様に変更するようにした
ものである。
第8図はこの発明の第8の実施例の構成を示す回路図で
ある。この実施例回路は上記第6図の実施例回路におけ
る負荷用のトランジスタ19.20のゲートの接続を、
前記第3図もしくは第4図と同Elに変更するようにし
たものである。
[発明の効果] 以−ヒ説明したようにこの発明によれば、ビット線の負
荷容量を増加させることなく、高速化が実現できるセン
スアンプ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例の構成を示す回路図、
第2図はこの発明の第2の実施例の構成を示す回路図、
第3図はこの発明の第3の実施例の構成を示す回路図、
第4図はこの発明の第4の実施例の構成を示す回路図、
第5図はこの発明の第5の実施例の構成を示す回路図、
第6図はこの発明の第6の実施例の構成を示す回路図、
第7図はこの発明の第7の、実施例の構成を示す回路図
、第8図はこの発明の第8の実施例の構成を示す回路図
、第9図は従来例の回路図である。 11、14.19.20.23.24・・・Pチャネル
のMOSトランジスタ、12.15・・・Nチャネルの
MOSトランジスタ、13.16・・・ビット線、17
.18・・・NPN型のバイポーラトランジスタ、21
.22・・・出力端子、25・・・制御信号の端子。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 Vss    Vss    Vss 第1図 Vss  Vss  Vss Vss    Vss    Vss 第3図 Vss  Vss  ’ISs ′1R5v!J 第6図 第7図 第8図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方および他方のビット線と、それぞれエミッタ
    が基準電位に接続された第1および第2のバイポーラト
    ランジスタと、電流通路が電源電位と上記第1のバイポ
    ーラトランジスタのベースとの間に挿入され、ゲートが
    上記一方のビット線に接続された第1導電型の第1のM
    OSトランジスタと、電流通路が電源電位と上記第2の
    バイポーラトランジスタのベースとの間に挿入され、ゲ
    ートが上記他方のビット線に接続された第1導電型の第
    2のMOSトランジスタと、上記第1および第2のバイ
    ポーラトランジスタのコレクタと上記電源電位との間に
    それぞれの電流通路が挿入され、上記第1および第2の
    バイポーラトランジスタの負荷となる第1導電型の第3
    および第4のMOSトランジスタと、電流通路が基準電
    位と上記第1のバイポーラトランジスタのベースとの間
    に挿入された第2導電型の第5のMOSトランジスタと
    、電流通路が基準電位と上記第2のバイポーラトランジ
    スタのベースとの間に挿入された第2導電型の第6のM
    OSトランジスタとを具備したことを特徴するセンスア
    ンプ回路。
  2. (2)前記第5および第6のMOSトランジスタのゲー
    トが前記一方および他方のビット線それぞれに接続され
    ている特許請求の範囲第1項に記載のセンスアンプ回路
  3. (3)前記第5および第6のMOSトランジスタのゲー
    トに同一の制御信号が供給されように構成されている特
    許請求の範囲第1項に記載のセンスアンプ回路。
  4. (4)前記第3および第4のMOSトランジスタのゲー
    トが前記第2および第1のバイポーラトランジスタのコ
    レクタそれぞれに接続されている特許請求の範囲第1項
    に記載のセンスアンプ回路。
  5. (5)前記第3および第4のMOSトランジスタのゲー
    トが前記第1および第2のバイポーラトランジスタのい
    ずれか一方のコレクタに共通に接続されている特許請求
    の範囲第1項に記載のセンスアンプ回路。
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