DE2418936C3 - Regeneration and evaluation circuit with a flip-flop and method for its operation - Google Patents
Regeneration and evaluation circuit with a flip-flop and method for its operationInfo
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Description
IU0 = (IU 0 = (
- U0) ^ - U 0 ) ^
Für die binäre »1« berechnet sich dieser Informationsspannungshub zuThis information voltage swing is calculated for the binary "1"
11/, = U1 - uRl.j ■ c^- 11 /, = U 1 - u Rl .j ■ c ^ -
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regenerier- und Bewerterschaltung nach dem Oberbegriff des PatentansDruches 1 bzw. des Patentanspruchs 2.The invention relates to a regeneration and evaluation circuit according to the preamble of the patent claim 1 or claim 2.
In den Gleichungen 1 und 2 bedeutet Cs die Speicherkapazität, Ce die Bitleitungskapazität und U\, Uo die Informationsspannung in der Speicherzelle. Das Bewerten erfolgt durch einen Vergleich der beiden Knotenspannungen. Für eine gleich gute Bewertung der binären »0« und der binären »1« sollte daher der Spannungshub Δ U\ = Δ LO sein. Aus den Gleichungen 1 und 2 ergibt sich für die Referenzspannung:In equations 1 and 2, Cs is the storage capacity, Ce is the bit line capacity, and U \, Uo is the information voltage in the memory cell. The evaluation is carried out by comparing the two node voltages. For an equally good evaluation of the binary “0” and the binary “1”, the voltage swing should therefore be Δ U \ = Δ LO. Equations 1 and 2 give the reference voltage:
LW = 1/2 ((7, + Ο,)LW = 1/2 ((7, + Ο,)
Diese Spannung läßt sich mit bekannten SchaltungenThis voltage can be adjusted with known circuits
.15 nicht einstellen, da sich nach dem Schließen des Quertransistors die beiden Knoten nach Masse entladen, und zwar so lange, bis die Einsatzspannung Uj der Schalttransistoren des Bewerters erreicht wird. Diese liegt in der Regel bei etwa 1 V, während eine günstigere Referenzspannung beispielsweise bei 4 V liegt. Die Folge ist, daß bei bekannten Schaltungen eine schlechte Bewertung der binären »0« erfolgt..15 do not set, since after the closing of the transverse transistor the two nodes discharge to ground until the threshold voltage Uj of the switching transistors of the evaluator is reached. This is usually around 1 V, while a more favorable reference voltage is around 4 V, for example. The result is that the binary "0" is badly evaluated in known circuits.
Da das an der Bitleitung zur Verfügung stehende Signal nach dem Auslesen sehr gering ist, ist es wünschenswert, dieses Signal vor dem Regenerieren noch zu verstärken. Der bei einer erfindungsgemäßen Regenerier- und Bewerterschaltung durch den Zusatztransistor erreichte Verstärkungseffekt kann, unabhängig von der Größe des Auslesesignals einer binären »1«, den Betrag LW erreichen, während bei bekannten Vorverstärkungen eine bestimmte Verstärkung des Ausgangshubs erreicht wird.Since the signal available on the bit line is very low after reading out, it is desirable to amplify this signal before regenerating. The one according to the invention Regeneration and evaluation circuit achieved by the additional transistor gain effect can, independently on the size of the readout signal of a binary "1", the amount LW can reach, while with known ones Preamplifications a certain gain of the output swing is achieved.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltung anzugeben, die im Vergleich zuThe object of the present invention is to provide a circuit that, compared to
ss den bekannten Regenerier- und Bewerterschaltungen eine wesentlich höhere Empfindlichkeit aufweist.ss the known regeneration and evaluation circuits has a significantly higher sensitivity.
Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs erwähnte Regenerier- und Bewerterschaltung gelöst, die durch die in dem Kennzeichen des PatentanspruchesThis object is achieved by a regeneration and evaluation circuit as mentioned at the beginning, by the in the characterizing part of the claim
do 1 bzw. 2 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.do 1 or 2 listed features is marked.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Regenerier- und Bewerterschaltung besteht darin, daß beim Aktivieren des Quertransistors während des Utnladevorgangs zwischen den beiden Bitleitungskapazitäten keineAn advantage of the regeneration and evaluation circuit according to the invention is that when activated of the transverse transistor between the two bit line capacitances during the charging process
(>s Entladung zur Masse stattfinden kann, da der Zusatztransistor in diesem Augenblick gesperrt ist.(> s discharge to ground can take place because the additional transistor is locked at this moment.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beim Einschalten des Zusatztransi-Another major advantage of the invention is that when you turn on the additional transi-
store eine im folgenden noch genauer beschriebene Vorverstärkung wirksam wird, durch die eine hohe Störsicherheit im Betrieb erreichbar· iststore a pre-amplification, described in more detail below, becomes effective, through which a high Interference immunity can be achieved during operation
Weitere Erläuterungen zur Erfindung und zu deren Ausgestaltungen gehen aus den Figuren und der Beschreibung der Erfindung und deren Weiterbildungen hervor. DieFurther explanations of the invention and of its configurations can be found in the figures and in FIG Description of the invention and its developments. the
F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Regenerier- und Bewerterschaltung; dieF i g. 1 shows the circuit diagram of a first regeneration and evaluation circuit according to the invention; the
Fig.2 zeigt das Taktprogramm zur Erklärung Jer Funktionsweise der Schaltung nach der Fig. 1; dieFIG. 2 shows the clock program for explaining the mode of operation of the circuit according to FIG. 1; the
F i g. 3 zeigt das Schaltbild einer Weiterbildungsform der Schaltung nach F i g. 1; dieF i g. 3 shows the circuit diagram of a further development of the circuit according to FIG. 1; the
F i g. 4 zeigt das Schaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Regenerier- und Bewerterschaltung.F i g. 4 shows the circuit diagram of a second regeneration and evaluation circuit according to the invention.
Das Flipflop der Regenerier- und Bewerterschaltung nach der F i g. 1 besteht im wesentlichen aus den beiden Schalttransistoren 32 und 42 und den LastwiderständenThe flip-flop of the regeneration and evaluation circuit according to FIG. 1 consists essentially of the two switching transistors 32 and 42 and the load resistors
31 und 41. Vorzugsweise werden als Schalttransistoren Feldeffekt-Transistoren verwendet Die Lastwiderstände 31 und 41 sind vorzugsweise ebenfalls Feldeffekt-Transistoren, wobei die Gateanschlüsse dieser Transistoren über den Anschluß 311 gemeinsam ansteuerbar sind. Die Quellen-Elektroden beider Lastwiderstände liegen über der gemeinsamen Klemme 8 an der Versorgungsspannung VOo. Zwischen den Knoten 1 und 2 der Regenerieren.! I tung, die mit den Bitleitungen 10 bzw. 20 verbunden sind, ist der Quertrans, stör 5 angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Quertransistor 5 ebenfalls um einen Feldeffekt-Transistor, dessen Gateelektrode über den Anschluß 51 ansteuerbar ist. Der Gateanschluß des Schalttransistors31 and 41. Preferably used as switching transistors are field effect transistors, the load resistors 31 and 41 are also preferably field effect transistors, the gate terminals of these transistors are controlled together via the terminal 311th The source electrodes of both load resistors are connected to the supply voltage VOo via the common terminal 8. Between nodes 1 and 2 of the regenerate.! In the device that are connected to the bit lines 10 and 20 , the transverse trans, disruptive 5 is arranged. This transverse transistor 5 is preferably also a field effect transistor, the gate electrode of which can be controlled via the connection 51. The gate connection of the switching transistor
32 ist mit dem Knoten 2 und der Gateanschluß des Schalttransistors 42 mit dem Knoten 1 verbunden.32 is connected to node 2 and the gate connection of switching transistor 42 is connected to node 1.
Die beiden Quellen-Anschlüsse der Schalttransistoren 32 und 42 sind in dem Punkt 9 elektrisch verbunden. Zwischen diesem Punkt 9 und dem Anschluß 7, der den zweiten Anschluß an die Versorgungsspannung V»» darstellt, ist erfindungsgemäß der Zusatztransistor 14, der über den Anschluß 141 steuerbar ist angeordnet Vorzugsweise handelt es sich bei dem Transistor 14 ebenfalls um einen Feldeffekt-Transistor. Die Versorgungsspannung Von liegt zwischen den Anschlüssen 7 und 8 an.The two source connections of the switching transistors 32 and 42 are electrically connected at point 9. According to the invention, the additional transistor 14, which can be controlled via the connection 141, is arranged between this point 9 and the connection 7, which represents the second connection to the supply voltage V >> . Preferably, the transistor 14 is also a field effect transistor. The supply voltage Von is applied between terminals 7 and 8.
Vorzugsweise werden als Transistoren 31, 32, 41, 42 und 14 MOS-Feldeffekt-Transistoren verwendet.MOS field effect transistors are preferably used as transistors 31, 32, 41, 42 and 14.
In der Fig. 1 ist außerdem ein Ein-Transistor-Speicherelement 21, das aus dem Feldeffekt-Transistor 22 und dem dazu in Reihe geschalteten Kondensator 23 besteht, dargestellt. Das Gate des Auswahltransistors 22 ist in dem Punkt 27 mit der Auswahlleitung 26 verbunden und über diese ansteuerbar.1 also shows a one-transistor memory element 21, which consists of the field-effect transistor 22 and the capacitor 23 connected in series therewith. The gate of the selection transistor 22 is connected at the point 27 to the selection line 26 and can be controlled via this.
Im folgenden soll nun im Zusammenhang mit der Fig. 2 die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Regenerier- und Bewerterschaltung nach der F i g. 1 beschrieben werden. Zunächst wird über den Anschluß 51 mit dem Takt Φ 51 zum Zeitpunkt fi der Quertransistor 5 ieiiend geschaltet. Da zu diesem Zeitpunkt der erfindungsgemäße Zusatztransistor 14 gesperrt ist, wird erreicht, daß beim Aktivieren des Quertransistors 5 mit dem Takt Φ 51 ein Umladevorgang zwischen den beiden parasitären Bitleitungskapazitäten 101 und 201 stattfindet, wobei sich an den Bitleitungen das ideale ReferenzpotentialIn the following, in connection with FIG. 2, the mode of operation of the regeneration and evaluation circuit according to the invention according to FIG. 1 to be described. First, the transverse transistor 5 is switched via the terminal 51 with the clock φ 51 at the time fi. At this time, the auxiliary transistor according to the invention is locked 14, it is achieved that when activating the cross transistor 5 with the clock Φ 51, a charge-reversal between the two parasitic bit line capacitances 101 and 201 takes place, wherein on the bit lines, the ideal reference potential
Urcf= 0,5 (i/s', + ) Urcf = 0.5 (i / s', +)
einstellt, da wegen des gesperrten Zusatztransistors 14 keine Entladung zur Masse über die beiden Schalttransistoren 32 und 42 stattfinden kann. Der Wert Urer wird nur näherungsweise erreicht, da auch die parasitäre Quellen-Senken-Kapazität 142 des Zusatztransistors 14 auf die Spannung IM = £/10/20 — t/raufgeladen werden muß.sets, since no discharge to ground via the two switching transistors 32 and 42 can take place because of the blocked additional transistor 14. The value re U r is achieved only approximately, since the parasitic source-drain capacitance 142 of the auxiliary transistor 14 to the voltage IM = £ / 10/20 - t / must be loaded up.
In den oben angegebenen Formeln bedeuten L/» und L/st die nach dem Kippen des Flipflops zum Zeitpunkt fc an den Bitleitungen 10 und 20 anliegenden Spannungen, und Ut die Einsatzspannung der Schalttransistoren 32 und 42. In the formulas given above, L / »and L / st denote the voltages present on the bit lines 10 and 20 at the time fc after the flip-flop has flipped, and Ut denotes the threshold voltage of the switching transistors 32 and 42.
Nachdem nun die Bitleitungen näherungsweise auf das Potential Uref aufgeladen sind, wird, nachdem zum Zeitpunkt t2 der Quertransistor wieder in den sperrenden Zustand geschaltet wurde, zum Zeitpunkt ti durch Anlegen des Potentials Φ 26 an die Auswahlleitung 26 der Transistor 22 von beispielsweise dem Ein-Transistor-Speicherelement 21 leitend geschaltet. Dies bewirkt, daß die in dem Kondensator 23 dieses Speicherelementes gespeicherte Information je nach Art dieser Information die Spannung t/20 verändert. Nachdem nun die Information aus dem Speicherelement 21 ausgelesen ist, wird mit Hilfe des Potentials Φ 141, das an den Anschluß 141 gelegt wird, zum Zeitpunkt u der Zusatztransistor 14 leitend geschaltet. Dadurch bedingt sinkt erfindungsgemäß das Quellen-Potential Uh der Schalttransistoren 32 und 42, und es wird der Schalttransistor früher leitend, dessen Gate sich auf höherem Potential befindet. Dies bewirkt eine Vorverstärkung, die im folgenden kurz beschrieben wird.After the bit lines are now approximately charged to the potential U re f , after the transverse transistor has been switched back to the blocking state at time t 2 , at time ti by applying the potential Φ 26 to the selection line 26, the transistor 22 of, for example, the One-transistor memory element 21 is switched on. This has the effect that the information stored in the capacitor 23 of this storage element changes the voltage t / 20 depending on the type of this information. After the information has now been read from the memory element 21 , the additional transistor 14 is switched on at the time u with the aid of the potential φ 141 which is applied to the terminal 141. As a result, according to the invention, the source potential Uh of the switching transistors 32 and 42 falls, and the switching transistor whose gate is at a higher potential becomes conductive earlier. This causes a pre-amplification, which is briefly described below.
In der F i g. 2 ist das Auslesen und Bewerten einer im Speicherelement 21 gespeicherten »!<■: dargestellt, wobei beim Auslesen zum Zeitpunkt i3 an der Bitleitung 20 als Lesesignal eine Spannungsänderung Δ U auftritt, wobei i/20 (I1) — Urcf +AU ist. Infolge des LeitendSchaltens des Zusatztransistors 14 sinkt die Spannung Un und es wird in diesem Fall der Transistor 32 zu leiten beginnen, wenn die Bedingung Un < i/20 (o) — Ur12 erfüllt wird, wobei Um die Einsatzspannung des Schalltransistors 32 ist. Der Transistor 42 bleibt währenddessen gesperrt, solange die Bedingung Un > U\a — Ur12 gilt, wobei Ur12 eine Vergrößerung djr Differenz Δ U' zwischen den Potentialen U\0 und U2I) verbunden, was eine Verstärkung des Lesesignals bedeutet.In FIG. 2, the reading and evaluating is one stored in the memory element 21 '<■: shown, wherein a change in voltage Δ U occurs when reading the time i3 at the bit line 20 as a read signal, where i / 20 (I 1) - Urcf + AU!. As a result of the additional transistor 14 being switched on , the voltage Un drops and in this case the transistor 32 will begin to conduct when the condition Un < i / 20 (o) - Ur 12 is met, where Um is the threshold voltage of the acoustic transistor 32. The transistor 42 remains blocked as long as the condition Un> U \ a - Ur 12 applies, where Ur 12 is associated with an increase in the difference Δ U ' between the potentials U \ 0 and U 2 I) , which means an amplification of the read signal.
Nach Aktivieren des Flipflops mit Hilfe des Potentials Φ 311 zum Zeitpunkt l·, kippt es in die der Information entsprechende Lage, wobei wegen des durch die Vorverstärkung vergrößerten Spannungsunterschiedes an den Knoten eine höhere Störsicherheit erreicht wird.After activating the flip-flop with the aid of the potential Φ 311 at the time l ·, it flips into the position corresponding to the information, whereby a higher level of immunity to interference is achieved because of the increased voltage difference at the nodes due to the preamplification.
Wird, wie in der Fig. 2 dargestellt, das Potential Φ 311 zum Zeitpunkt tb vor dem Potential Φ 141 zum Zeitpunkt ti abgeschaltet, so kann sich die vorher auf das Potential Uso aufgeladene Bitleitungskapazität noch zur Gänze über die Schalttransistoren und den Zusatztransistoren 14 auf 0 Volt entladen. Das Potential Us\ bleibt dagegen bis auf einen durch parasitäre Koppelkapazitäten der Lasttransistoren verursachten Spannungsverlust erhalten. Vorteilhafterweise wird dadurch der Abstand des Informationspotentials vergrößert. If, as shown in FIG. 2, the potential Φ 311 is switched off at time t b before the potential Φ 141 at time ti , the bit line capacitance previously charged to the potential Uso can still be entirely over the switching transistors and the additional transistors 14 0 volts discharged. The potential Us \ , on the other hand, is retained except for a voltage loss caused by parasitic coupling capacitances of the load transistors. This advantageously increases the distance between the information potential.
Die Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regenerier- und Bewerterschaltung. Hier sind die Gateanschlüsse des Zusatztransistors 14 und der Lasttransistoren 31 und 41 gemeinsam über den Anschluß 71 ansteuerbar. Durch den Substratsteuereffekt wird der Zusatztransistor 14 früher leitend als die beiden Lasttransistoren 31 und 41, und es ergibt sich wieder die oben bereits erwähnte Vorver-3 shows a circuit diagram of an embodiment of the regeneration and evaluation circuit according to the invention. Here the gate connections of the additional transistor 14 and the load transistors 31 and 41 can be controlled jointly via the connection 71. As a result of the substrate control effect, the additional transistor 14 becomes conductive earlier than the two load transistors 31 and 41, and the above-mentioned prediction results again.
Stärkung. Dabei wird unter Substratsteuereffekt die Tatsache verstanden, daß bei einem Transistor die Einsatzspannung erhöht wird, wenn anstelle der Substratspannung Umt, zwischen Quellen-Elektrode und Substrat eine effektive Substratspannung U'j„(, = Usub + U liegt. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 3 bleibt beim Abschalten des Taktes Φ 71 das Potential t/si erhalten, während das Potential Uso wegen der beim Abschalten wirkenden Verzögerung des Zusatztransistors 14 gegen 0 Volt geht.Strengthening. The substrate control effect is understood to mean the fact that the threshold voltage is increased in a transistor if, instead of the substrate voltage U m t, there is an effective substrate voltage U'j "(, = Usub + U) between the source electrode and the substrate. Also in the exemplary embodiment According to FIG. 3, when the clock Φ 71 is switched off, the potential t / si is retained, while the potential Uso tends to 0 volts because of the delay in the additional transistor 14 when it is switched off.
Für die beiden Schaltungen nach den F i g. 1 und 3 ist nach Abschalten des Auswahltaktes Φ 26 zum Zeitpunkt te der Bewertungsvorgang beendet.For the two circuits according to FIGS. 1 and 3 is after switching off the selection cycle Φ 26 at the time the evaluation process ended.
Die F i g. 4 zeigt das Schaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Bewerter- und Regenerierungsschaltung. Einzelheiten der Fig.4, die bereits im Zusammenhang mit den anderen Figuren beschrieben wurden, tragen die entsprechenden Bezugszeichen. Die Schaltung nach dieser Figur zeigt zwei Zusatztransistoren 33 und 43, wobei jeweils ein Zusatztransistor in jeweils einem Inverter in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise angeordnet ist. Die beiden Gateanschlüsse der Zusatztransistoren 33 und 43 sind über denThe F i g. 4 shows the circuit diagram of a further evaluation and regeneration circuit according to the invention. Details of Fig.4, which are already in In connection with the other figures have been described, have the corresponding reference numerals. the The circuit according to this figure shows two additional transistors 33 and 43, one additional transistor in each case each one inverter is arranged in the manner shown in FIG. The two gate connections the additional transistors 33 and 43 are on the
ίο gemeinsamen Anschluß 331 durch das Potential Φ 331 ansteuerbar. Diese weitere erfindungsgemäße Regenerier- und Bewerterschaltung kann wahlweise mit einer der beiden oben beschriebenen Ansteuerraten betrieben werden.ίο common connection 331 can be controlled by potential Φ 331. This further regeneration and evaluation circuit according to the invention can optionally be operated with one of the two control rates described above.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (5)
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DE19742418936 DE2418936C3 (en) | 1974-04-19 | Regeneration and evaluation circuit with a flip-flop and method for its operation |
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DE19742418936 DE2418936C3 (en) | 1974-04-19 | Regeneration and evaluation circuit with a flip-flop and method for its operation |
Publications (3)
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DE2418936A1 DE2418936A1 (en) | 1975-11-06 |
DE2418936B2 DE2418936B2 (en) | 1977-06-30 |
DE2418936C3 true DE2418936C3 (en) | 1978-02-16 |
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