DE2805664C2 - Dynamischer Lese/Schreib-Random-Speicher mit mehreren Datenleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dynamischen Lese/ Schreib-Random-Speicher mit mehreren Datenleitungen, die elektrische Energie führen oder die entsprechend einer logischen Operation elektrische Energie abgeben und an die Transistoren angeschlossen sind, um den jeweiligen Datenleitungen ein Spannungspotential zuzuführen, und mit mehreren Speicherzellen, an welche die jeweiligen Datenleitungen angeschlossen sind.

Ein derartiger dynamischer Lese/Schreib-Random-Speicher entspricht einem älteren Vorschlag gemäß der DE-OS 27 40 700. Sämtliche in diesem Speicher vorkommenden Transistoren werden lediglich ein- oder ausgeschaltet, und zwar durch entsprechende Pegel am Steuereingangsanschluß der betreffenden Transistoren. Diese Transistoren sind somit nicht in der Lage, beispielsweise ein Fehlverhalten der Schaltung zu verhindern oder überhaupt eine Potentialabweichung der Datenleitungen unter einen vorgegebenen Wert zu verhindern, da sie lediglich eine Schaltfunktion ausführen.

Als Resultat des erheblichen Fortschritts auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie wurden bereits verschiedene Schaltkreise, etwa ein Prozessor und ein Speicher, auf einem Halbleiter(plättchen) integriert.

Ein dynamischer Lese/Schreib-Random-Speicher stellt einen Halbleiterspeicher dar, der nicht nur das Auslesen, sondern auch das Einschreiben von Daten erlaubt. Ein solcher Randomspeicher besitzt eine große Kapazität, weil eine Speicherzelle zur Aufnahme von Daten (gespeicherte elektrische Ladung) aus einigen Transistoren gebildet ist.

Beim dynamischen Randomspeicher werden die Daten im Kondensator (bzw. parasitären Kondensator) eines MOS-Feldeffekttransistorschaltkreises gespeichert Die so gespeicherten Daten zeigen eine Tendenz, im Zeitverlauf allmählich zu verschwinden bzw. verloren zu gehen. Zur Vermeidung eines solchen Datenverlusts ist der dynamische Randomspeicher mit einer Erneuerungsschaltung (oder einem Meß- bzw. Fühlverstärker) versehen, um dieselben Daten im Kondensator vor dem vollständigen Verlusi derselben zu erneuern. Das Intervall, in welchem die Daten durch die Erneue: ungsschaltung erneuert werden sollen, wird in erheblichem Maße durch die Zeitspanne beeinflußt, während welcher die Daten im Kondensator gehalten werden können.

Ein synamischer Randomspeicher der vorstehend umrissenen Art umfaßt bekanntlich im allgemeinen eine Vielzahl von in Matrixform angeordneten Speicherzellen, eine Vielzahl von Adressenleitungen (Zeilen), die das Auslesen von Daten aus den zu einer zu wählenden Zeile gehörenden Speicherzellen oder das Einschreiben von Daten in diese Speicherzellen ermöglichen, eine Vielzahl von Datenleitungen (Spalten), die das Auslesen von Daten aus einer gewählten Speicherzelle oder das Einschreiben in diese ermöglichen, zwischen die Datenleitungen einerseits und die Eingangs- und Ausgangsschaltungen andererseits geschaltete Datenleitungs-Wähltransistoren, Meß- bzw. Fühlverstärker bzw. Erneuerungsschaltungen und andere Schaltkreise.

Schaltungskonstruktionen dieser Art sind aus den US-PS 37 65 003, 37 74 176, 39 69 706, 37 78 783 und 37 78 784 sowie den JP-OS 51-74 535, 51-137 339, 51-122 343 und 46-3006 bekannt.

Wenn die Daten aus einer ausgewählten Speicherzelle über eine Datenleitung und einen Ausgangskreis ausgelesen oder über einen Eingangskreis und eine Datenleitung in eine ausgewählte Speicherzelle eingeschrieben werden, wird ein Datenleitung-Wähltransistor zunächst aus dem Sperr- in den Durchschaltzustand und dann aus dem Durchschalt- in den Sperrzustand versetzt.

Wenn bei einem bisherigen dynamischen Randomspeicher die Dateneinheit »0« (entsprechend der Bezugsspannung Vss) aus einer Speicherzelle ausgelesen wird, zeigt das Potential einer angewählten Datenleitung zeitweilig eine Abweichung Δ V vom Bezugsspannungsquellenpotential Vss zur negativen Seite hin, so daß sich dieser Randomspeicher fehlerhaft verhält. Da nämlich das Potential der Datenlr itung eine AbweichungAVvom Potential Vss zur negativen Seite hin anzeigt, besitzt die Gate-Elektrode eines MOS-Transistors, der eine nicht gewählte, eine Dateneinheit »1« speichernde Speicherzelle darstellt (entsprechend einem positiven Potential Vdd), ein höheres Potential als der mit der Datenleitung verbundene Anschluß (Source-Elektrode) des Transistors, wobei der MOS-Transistor, der einen schwachen oder starken Inversionsbereich angibt, durchgeschaltet wird. Infolgedessen geht die in der nicht gewählten Speicherzelle gespeicherte Dateneinheit »1« in wesentlich kürzerer Zeit als der durch den Streustrom eines pn-Übergangs bestimmten Zeit verloren. Schließlich arbeitet der dynamische Randomspeicher dann fehlerhaft. Der über den MOS-Transistor fließende Strom beträgt zeitweilig das 10²- bis 10⁷-fache des Streustroms am pn-übergang.

Die Abweichung Δ Vdes Potentials der Datenleitung vom Bezugsspannungsquellenpotential Vvs zur negativen Seite hin ist folgenden Ursachen zuzuschreiben:

1. Die elektrische E.iergie der zum Bezugspotential V¹Ss entladenen Datenleitung wird durch eine Kapazität, die zwischen dem Datenleitung-Wähltransistor und der Datenleitung entsteht, wenn ersterer gesperrt ist, und durch eine andere, mit der Datenleitung verbundene parasitäre Kapazität aufgeteilt.

2. Wenn die Datenleitung entladen wird, tritt ein »Klingeln« aufgrund einer Kombination von

ι ο I nduktivität und Kapazität an der Datenleitung auf.

Das genannte Problem, daß nämlich die Datenleitung eine Abweichung Δ V vom Bezugsspannungsquellenpotential Vss zur negativen Seite hin zeigt, wird nicht nur durch das Durchschalten und Sperren des Datenleitung-Wähltransistors, sondern auch durch einen anderen Fa'Hor hervorgerufen, nämlich durch die Durchschalt/ Sperr-Betätigung der Eingangs- und Ausgangskreise sowie einer Erneuerungsschaltung (Meß- oder Fühlverstärker). Dieses Problem tritt außerdem nicht nur dann auf, wenn der MOS-Fcldeffekttransistor ((MOSFET) vom η-Typ ist. sondern auch dann, wenn er vom p-Typ ist. Weiterhin ergibt sich das genannte Problem nicht nur bei Speicheri-ellen vom Typ mit einem Transistor pro Zelle, sondern auch im Fall von drei oder vier Transistoren pro Zelle.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen stabil arbeitenden dynamischen Lese/Schreib-Random-Speicher der eingangs definierten Art. zu schaffen, bei dem ein Verlust der in einer nicht gewählten Speicherzelle gespeicherten elektrischen Energie aufgrund unerwünschter Potentialverschiebungen verhindert wird.
Ausgehend von dem dynamischen Lese/Schreib-Ran-

j5 dom-Speicher der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß weitere an die Datenleitungen angeschlossene Transistoren vorgesehen sind, die mit ihren Steueranschlüssen an vorbestimmten Potentialen liegen und derart gesteuert sind, daß sie bei einer Abweichung des Potentials der Datenleitungen im Sinne einer Vorwärts-Vorspannung der Transistoren durch die Potentialdifferenz zwischen dem Potential des jeweiligen Steueranschlusses und der jeweiligen Datenleitung leitend werden.

Erfindungsgemäß kann also der Verlust der in nicht gewählten Speicherzellen angesammelten elektrischen Energie einfach durch Hinzufügen einer vergleichsweise kleinen Zahl zusätzlicher Halbleiterelemente unterdrückt werden.

so Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a ein Schaltbild eines dynamischen Lese/ Schreib-Random-Speichers gemäß einer typischen Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung,
Fig. Ib ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der verschiedenen Teile des Randomspeichersgemäß Fig. la,

Fig. Ic ein Schaltbild einer bevorzugten Schaltungsart eines beim Randomspeicher gemäß Fig. la verwendeten Spannungsgenerators zur Verhinderung

f>5 eines Fehlverhaltens,

Fig. 2a ein Schaltbild eines dynamischen Randomspeichers gemäß einer abgewandelten Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung,

F i g. 2b ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der verschiedenen Teile des Randomspeichers nach F i g. 2a,

Fig. 2c ein Schaltbild einer bevorzugten Schaltung für die Vorlaufladung und zur gleichzeitigen Verhinderung des fehlerhaften Verhallens des dynamischen Randomspeichers gemäß F i g. 2a,

F i g. 3a ein Schaltbild eines verwendbaren Meß- bzw. Fühlverstärkersund

F i g. 3b ein Wellenformdiagramm zur Verdeutlichung m der Arbeitsweise der verschiedenen Teile des dynamischen Randomspeichers nach Fig. la unter Verwendung der Schaltung gemäß F i g. 3a.

Im folgenden ist anhand von Fig. la der Schaltungsaufbau eines dynamischen Randomspeichers gemäß κ, einer speziellen Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung beschrieben. Dabei sind Speicherzellen MN (M= 1 bis ni; N= 1 bis n) in Matrixform von m Zeilen χ η Spalten angeordnet. Jede Speicherzelle MN besieht beispielsweise aus einem MOS-Transistor Ti'mn (M= 1 bis rn\ N= I bis n) und einem Kondensator Cmn (M= 1 bis m\ N= 1 bis n), der zwischen das eine Ende (Source- oder Drain-Elektrode) des Transistors Τγμν und einen Anschluß eingeschaltet ist, an dem eine Bezugsspannung Vss( = Nullpegel bzw.-Potential) liegt. Dieses am einen Ende des Kondensators Cmn anliegende Potential V_ss kann durch ein anderes Potential V_OD ersetzt werden.

Der MOS-Transistor Τγμν ist beispielsweise ein n-Kanal-MOS-Transistor vom Anreicherungstyp. Der Kondensator speichert der Dateneinheit »0« (entsprechend dem Potential Vss) oder die Dateneinheit »1« (entsprechend dem positiven Stromquellenpotential

Die Gate-Elektroden der jeweiligen MOS-Transistoren Tn ν (N= 1 bis n) beispielsweise in der ersten Zeile sind mit einer in dieser Zeile angeordneten Adressenleitung AL\ verbunden. Die jeweiligen Adressenleitungen ALm (M=\ bis m) sind so ausgelegt, daß sie einen logischen Pegel »1« oder »0« entsprechend einem von einem Zeilendekodierer 20 empfangenen Signal abnehmen und dabei die an die Adressenleitungen ALm angeschlossenen Transistoren Tr_MN (N=\ bis n) durchschalten oder sperren. Die anderen Seiten bzw. Enden (Drain- oder Source-EIektrode) der betreffenden MOS-Transistoren Τγμι (M= 1 bis m) beispielsweise in der ersten Spalte sind mit einer Datenleitung DL\ in dieser Spalte verbunden. Die einen Enden der betreffenden Datenleitung DL_n (N= 1 bis n) sind an die eine Seite (Source- oder Drain-Elektrode) der Datenleitung-Wähl-MOS-Transistoren Tr_DN (N= 1 bis n) angeschlossen, bei denen es sich z. B. um n-Kanal-MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp handelt

Die anderen Enden (Drain- oder Source-EIektrode) der einzelnen Datenleitung-Wähltransistoren Τγων sind gemäß F i g. 1 a mit einer Eingangsschaltung 30 zur Lieferung der einzuschreibenden Dateneinheiten zu den betreffenden Speicherzellen MN und mit einer Ausgangsschaltung 35 zur Abnahme der aus den Speicherzellen MN ausgelesenen Daten verbunden. Die Gate-Elektroden dieser Transistoren Τγον sind an einen Spaltendekodierer 40 zur Abnahme eines Datenleitungs-Wählsignals Φοιμ(Ν=1 bis n) angeschlossen. Die Transistoren Tros werden je nach dem vom Spaltendekodierer 40 aufgenommenen Signal durchgeschaltet oder gesperrt, wodurch die Verbindung zwischen den betreffenden Datenleitungen DLn und der Eingangsschaltung 30 oder der Ausgangsschaltung 35 gesteuert

Die Dekodierer 20 und 40 sowie die Schaltungen 30 und 35 entsprechen beispielsweise der Art gemäß der US-PS 37 78 784. Bei der dargestellten Ausführungsform entsprechen die Dekodierer 20 bis 40 den Dekodiercr- und Treiberschaltungen 60 bzw. 40 gemäß Fig. 1 der genannten US-PS. Für die Schaltungen 30 und 35 bei der dargestellten Ausführungsform können die Einschreibdatenpufferschaltung gemäß F i g. 12 bzw. die Datenausgangspufferschaltung gemäß Fig. 13 der genannten US-PS verwendet werden.

Zwischen die jeweiligen Datenleitungen DLn und die ein positives Stromquellenpotential Vdd führenden Anschlüsse sind MOS-Transistoren Tr_pN (N= 1 bis n) zum Aufladen (z. B. Voraufladen) der betreffenden Datenleitungen DL_n eingeschaltet. Bei diesen MOS-Transistoren Tr_PN handelt es sich beispielsweise um n-Kanal-MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp, deren Gate-Elektroden gemäß Fig. Ib mit Voraufladesignalen Φ_ρν(Ν=* 1 bis /^gespeist werden.

Zwischen jede Datenleitung DL_n und jede Klemme, an der ein positives Stromquellenpotential Vdd liegt, ist ein ein fehlerhaftes Verhalten verhindernder Transistor TrcN (N= I bis n), d. h. eine ein Fehlverhalten verhindernde Schaltung zur Unterdrückung der Abweichung Δ V des Potentials an den Datenleitungen DL_n von der Bezugsspannungsquelle Vss zur negativen Seite hin eingeschaltet. Diese Anordnung stellt das bedeutsamste Merkmal der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dar. Diese Schutztransistoren 7>ov sind beispielsweise n-Kanal-MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp.

Die Gate-Elektroden dieser Transistoren Tr_CN werden gemäß Fig. Ib mit einem Potential V_CN (= Vss+Δ Vcn, N= I bis n) gespeist, um eine Abweichung des Potentials der Datenleitungen DL_n vom Bezugsspannungsquellenpotential Vss zur negativen Seite hin zu verhindern. Mit Δ Vcn ist die Schwellenwertspannung VthcN »st (N= 1 bis n) beispielsweise des Schutztransistors TrcN bezeichnet. Wenn dieser Transistor TrcN durchschaltet, führen die Datenleitungen DL_n ein Potential (Vcn- VthcN)- Bei der beschriebenen Ausfühmngsform wird die Drain-Elektrode des ein fehlerhaftes Verhalten verhindernden Transistors 7>ov mit dem positiven Stromquellenpotential V_DD gespeist Das dem Transistor 77c7vzugeführtc Potential ist jedoch nicht auf V_DD beschränkt obgleich letzteres den vorgesehenen Zweck gut erfüllt, sofern es größer ist als das vorher genannte Potential Vcn.

Die anderen Seiten der Datenleitungen DL_n sind mit den betreffenden Verstärkern 50 (Fühlverstärker) verbunden. Jeder Verstärker 50 wird als Meß- bzw. Fühlverstärker zur Feststellung von Potentialänderungen an der Datenleitung DL_n und zum Verstärken des Potentials auf das Bezugsspannungsquellenpotential Vss oder das positive Stromquellenpotenital Vdd oder aber als Erneuerungsschaltung für die Erneuerung der in einer Speicherzelle MN gespeicherten Daten verwendet Der Verstärker 50 besteht aus einer in Fig.5 der US-PS 37 65 003 mit 18 bezeichneten Schaltung oder aus einem Fühl- bzw. Meßverstärker gemäß Fi g. 1 und 2 der US-PS 37 74 176. Wenn bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung als Verstärker 50 ein Verstärker gemäß der US-PS 37 74 176 verwendet wird, empfiehlt es sich, die Speicherzellen zu beiden Seiten dieses Meß- bzw. Fühlverstärkers anzuordnen. Bei Verwendung des Meßverstärkers gemäß Fig. 1 der US-PS 37 74 176 können die Voraufiadetransistoren

Tr_nN aus den Verstärker 50 bildenden Transistoren bestehen.

Als Verstärker 50 eignet sich auch ein Fühl- bzw. Meüverstärker gemäß F i g. 3a. bei dem es sich um einen unsymmetrischen Verstärker handelt, während der Meßverstärker gemäß F i g. 1 und 2 der US-PS 37 74 1 76 ein symmetrischer Verstärker ist. Bei Verwendung eines solchen asymmetrischen Verstärkers 50 werden die Speicherzellen an der einen Seile des Verstärkers 50 bzw. gemäß Fig. 3a an der Seite der Datenleitung DLi angeordnet. Gemäß F i g. 3a kann der Vorlaufladetransistor 77",,; entweder in den Meßverstärker 50 einbezogen oder nicht in diesen einbezogen sein.

Fig. 3b veranschaulicht die Betriebswellenformen des dynamischen Randomspeichers gemäß Fig. la, welcher den Fühl- bzw. Meßverstärker 50 und den Vorauflade-M.OS-Transisior Tr₁-,-, gemäß Fig.3a verwendet. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Wellenformen gemäß Fig.3b dieselben sind wie diejenigen gemäß Fig. Ib. Dies bedeutet, daß die Schaltung gemäß Fig. 3a praktisch auf dieselbe Weise arbeitet wie die Schaltung gemäß Fig. Ib. Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 3a braucht daher im folgenden nicht näher erläu'^rt zu werden. Zur besseren Verdeutlichung der Arbeitsweise der Schaltungen gemäß F i g. 3a sind jedoch im folgenden die Signale Φ'_ρ\ und Φα gemäß F i g. 3b kurz erläutert.

Die beiden Verzweigungen bzw. Verbindungspunkte A und B gemäß F i g. 3a werden bei Eingang der Signale Φ_ρ\ und Φ'_ρ\ mit demselben Potential (Vntr Vth) beaufschlagt. Dieses letztgenannte Potential an den Verbindungspunkten A und B bleibt während der Zeitspanne l\-t2 gemäß Fig. 3b erhalten. Wenn das Potential an dei Datenleitung DLi nach dem Auslesen der Daten aus den Speicherzellen auf ein niedrigeres als ein vorbestimmtes Potential verringert wird, wird der Fühl- bzw. Meßverstärker 50 bei Eingang des Signals Φα während der Zeitspanne U-h betätigt. Dies geschieht deshalb, weil die Kapazität eines Kondensators Csa so vorherbestimmt ist, daß der Meßverstärker 50 zu diesem Zeitpunkt eine »O-Dateneinheit« auf der Datenleitung DLi feststellen kann.

im folgenden ist anhand von Fig. la und Ib die Arbeitsweise eines dynamischen Randomspeichers mit dem vorstehenden beschriebenen Aufbau erläutert.

Beim Auslesen

Vor dem Auslesen sind die Kondensatoren Cmn der Speicherzellen M/Vbereits mit Dateneinheiten »1« oder »0« beschickt worden. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß eine mit einer Datenleitung DLi verbundene Speicherzelle 11 eine Dateneinheit »0« enthält, während eine Speicherzelle 21 mit einer Dateneinheit »1« beschickt ist, und daß die Dateneinheit »0« in der Speicherzelle 11 ausgelesen werden soll.

1. Zunächst wird ein niedriges Bezugsspannungsquellenpotential Vss an die Gate-Elektroden der Datenleitung-Wähltransistoren Τγον und der Transistoren Τγμν der Speicherzellen MN angelegt so daß alle diese Transistoren in den Sperrzustand versetzt werden.

Z Zum Zeitpunkt ii wird ein den Gate-Elektroden der Voraufladetransistoren Tt_pn zugeführtes Voraufladesignal Φρ/vum Φ_ρ\ auf einen hohen Pegel von Vqd gemäß Fig. Ib erhöht, so daß das Potential der Datenleitung DL_n auf einen Pegel aufgeladen wird, der sich als Voo-VthpN ausdrücken läßt (worin VthpN die Schwellenwcrtspannung der Voraufladetransistoren Tr_PN bedeutet).

Obgleich zum Zeitpunkt t₂ das Potential des Voraufladesignals Φ_ρν auf einen niedrigen Pegel von Vss verringert worden ist, behält das Potential an den Datenleitungen aufgrund der Kapazität dieser Datenleitungen den vorher genannten Pegel Von- Vi^^bei.
Zum Zeitpunkt /3 wird das Potential der an die Speicherzelle U angeschlossenen Adressenleitung AL\ auf einen hohen Pegel von Von erhöht, so daß der Transistor 7h 1 durchschaltet. Da zu diesem Zeitpunkt die Dateneinheit »0« im Kondensator 11 gespeichert ist, erfährt das Potential auf der Datenleitung DL\ eine Abweichung OV₀ vom vorher genannten Pegel VW Vi/ip/vzur negativen Seite hin.

Zum Zeitpunkt fe wird die genannte, geringfügige Abweichung durch den Verstärker 50 verstärkt. Da nämlich die Datenleitung DLi mit der das Bezugspotential Vss tragenden Klemme über ein im Verstärker 50 enthaltene Schalterelement verbunden ist, welches die Datenleitung DLi mit der Klemme Vss zu verbinden vermag, ä ändert sich der logische Pegel der Datenleitung DLi auf »0«.

Zum Zeitpunkt fs wird das Potential eines der Gate-Elektrode des Datenleitung-Wähltransistor Trn\ zugelieferten Dalenleitung-Wählsignals Φ0/.1 auf einen hohen Pegel von VWerhöht, so daß an der Datenleitung DLi ein Signal entsprechend »0« abgegeben wird, das

jo über die Ausgangsschaltung 35 vom dynamischen Randomspeicher nach außen abgegeben werden soll.

Zum Zeitpunkt U, wird das Potential des Datenleitung-Wählsignals Φρ/,ι wiederum auf einen niedrigen Pegel von Vss verringert, wodurch der Datenleitung-

J₅ Wähltransistor 7r_ol zum Sperren gebracht wird. Da zu diesem Zeitpunkt eine große, nicht dargestellte Kapazität Cc zwischen der Gate-Elektrode des Transistors Ttdi und der Datenleitung DU besteht, wird die in der Datenleitung DLi gespeicherte elektrische Energie durch die große Kapazität Cc und eine andere, nicht dargestellte Kapazität Cou der Datenleitung DLi aufgeteilt Außerdem treten aufgrund einer Kombination von Induktivität und Kapazität auf der Datenlcitung DLi Schwingungen auf. Infolgedessen neigt das Potential der Datenleitung DLi zu einem Abweichen bzw. Driften in Richtung auf die negative Seite statt in Richtung auf das Bezugsspannungsquellenpotential Ks^ Das Gate-Potential des Transistors 7>2i der die Dateneinheit »1« enthaltenden Speicherzelle 21 ist nämlich bestrebt gegenüber dem Source-Potential des Transistors Tra auf ein positives Potential überzugehen, so daß dieser Transistor folglich zum Durchschalten gebracht wird. Da jedoch die Datenieitung PL·., wie erwähnt mit dem ein fehlerhaftes Verhalten verhindernden Transistor 7>o verbunden ist wird eine Abweichung Δ V des Potentials der Datenieitung DLi vom Bezugspotential Vss zur negativen Seite hin wirksamer verhindert so daß die im Kondensator C₂\ gespeicherte Dateneinheit »1« weniger leicht verschwindet als bei dem bisherigen dynamischen Randomspeicher.

Die Gate-Elektrode des ein fehlerhaftes Verhalten verhindernden bzw. Schutztransistors Trc\ wird nämlich mit einem Potential VCt gespeist und das Potential der Datenieitung DL₁ wird beim Durchschalten des Transistors 7>ci auf einen Pegel von Vci- Vthcx (= VsS=O) gehalten, infolgedessen schaltet der Transistor Tr_1x der Speicherzelle 21 nicht durch. Falls

überhaupt ein Durchschalten des Transistors Thi auftritt, wird dieses in außerordentlich kurzer Zeit beendet, so daß die Dateneinheit »1« weniger leicht verloren geht, weil das Gate-Potential des Transistors 7>2i gegenüber seinem Source-Potential stärker als dann abnimmt, wenn der Schutztransistor Trc\ nicht vorhanden ist.

Die der Gate-Elektorde des Transistors 7Vr ι aufgeprägte Spannung Δ Vc\ (= Vn- Vss) erfüllt theoretisch den vorgesehenen Zweck, wenn sie den beiden nachstehenden Bedingungen (a) und (b) genügt:

(a) wenn die Datenleitung DL\ auf einen Pegel von »1« aufgeladen werden soll (beispielsweise wenn der Voraufladetransistor Tr_p\ durchschaltet), muß die Datenleitung DLi genau auf den Pegel »1« aufgeladen werden (dieser Pegel braucht nicht dem positiven Stromquellenpotential Vpo zu entsprechen).

(b) Wenn die Datenleitung DLi auf einen Pegel von »0« entladen werden soll, muß diese Entladung genau auf den Pegel »0« erfolgen, ohne daß das Potential der Datenleitung DLi eine Abweichung Δ V zur negativen Seite hin zeigt (dieser Pegel »0« braucht nicht dem Bezugsspannungsquellenpotential Vsszu entsprechen).

WennjedochdieSpannungid V_t, unzulässig hoch oder niedrig ist, ergeben sich die im folgenden zu schildernden Probleme. Die Spannung Δ Vo sollte daher vorzugsweise einen Wert besitzen, welcher sich der Schwellenwertspannung Vthci des Schutztransistors Trc ι nähen.

1. Wenn die Spannung Δ Vc ι unzulässig hoch ist, steigt der Pegel »0« der Datenleitung DLi (entsprechend dem Potential Vci-Vthc\) über das Bezugspotential Vss hinaus an, wodurch die Spannungsspanne entsprechend verringert wird. Infolgedessen kann die Datenleitung DLi nicht über einen breiten Spannungsbereich hinweg betrieben werden, was Schwierigkeiten bezüglich der Auslegung eines dynamischen Randomspeichers aufwirft. Wenn außerdem beispielsweise der Verstärker 50 betätigt wird, ist die Datenleitung DLi mit einem Anschluß verbunden, an dem das Bezugsspannungspotential Vss über den Verstärker 50 anliegt. Infolgedessen wird eine Gleichstromstrecke über den Schut'transistor 7>ci zwischen den mit dem positiven Stromquellenpotential Voobzw.dem Bezugspotential Vjjbeaufschlagten Klemmen gebildet, die einen erhöhten Stromverbrauch zur Folge hat.

2. Wenn die Spannung Δ V_C) zu niedrig ist, wird der Schutztransistor Tr_C\ erst dann betätigt, wenn die Abweichung des Potentials der Datenleitung DLi zur negativen Seite über einen bestimmten Wert zugenommen hat. Dabei ist es somit unmöglich, das Schwinden der gespeicherten Dateneinheit »1« aufgrund der Abweichung AV vollständig zu unterdrücken.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß die Spannung Δ Vcι vorzugsweise eine solche Größe besitzen sollte, daß dann, wenn die Datenleitung DLi ein höheres Potential als das Bezugspotential Vss führt, der ein fehlerhaftes Verhalten verhindernde bzw. Schutztransistor Trti gesperrt wird, während dann, wenn das Potential der Datenleitung DLi in einem beliebigen oder bestimmten Ausmaß vom Bezugsspannungsquellenpotential Vv.s zur negativen Seite hin abweicht, der Transistor Trc ι durchgeschaltet wird. Dies bedeutet, daß die genannte Spannung einen Pegel entsprechend der Schwcllenwertspannung Vthc\ des Transistors 7Vo besitzen sollte.

Wenn die Spannung Δ Vo einen eine Größe besitzt, der der Schwellenwertspannung Vthc\ entspricht oder nahezu entspricht (im folgenden als »praktisch der

ίο Schwellenwertspannung des Transistors 7Vo entsprechend« oder ähnlich bezeichnet), wird der Transistor Trc\ durchgeschaltet, wenn das Potential der Datenleitung DLi zur negativen Seite hin vom Bezugspotential Vss abweicht. Infolgedessen wird die Datenleitung DU auf einen Potential von Vn- Vthci (= Kk=0) aufgeladen, so daß ein Durchschalten des Transistors Tfh verhindert wird. Selbst wenn die Datenleitung DLi mit einer Klemme verbunden ist, an welcher das Bezugspotentiai Vss beispielsweise aufgrund des aktivierten Verstärkers 50 anliegt, fließt nur wenig Strom durch den Transistor Treu der dadurch praktisch im Sperrzustand verbleibt und infolgedessen den Stromverbrauch erheblich verringert. Ebenso tritt auch keine Verringerung der Spannungsbreite der Datenleitung DLi auf.

Im folgenden ist anhand von Fig. Ic eine Schaltung zur Erzeugung einer Spannung AV_C\ beschrieben, welche der Gate-Elektrode des ein fehlerhaftes Verhalten verhindernden bzw. Schutztransistors 7Vo aufgeprägt werden soll. Bei dieser Schaltung sind zwei Transistoren 7Vioi. Γη 02 in Reihe zwischen die Klemmen geschaltet, an denen das positive Stromquellenpotential Vdd bzw. das Bezugspotential Vss anliegen. Die beiden Transistoren 7Vioi und 7Vio2 sind beispielsweise n-Kanal-MOS-Transistorcn vorn Anrcichcrungstyp. Die Gate-Elektrode des ersten Transistors 7Vi ο ι wird mit dem positiven Stromquellenpotential Vqd gespeist, während die Gate-Elektrode des zweiten Transistors 7V|₀: an die Verzweigung A zwischen beiden Transistoren 7Vioi und 7Vio2 angeschlossen ist. Der Leitwert gm_W2 des zweiten Transistors Γη02 ist so gewählt, daß er beträchtlich größer ist als der Leitwert gm_t0\ des ersten Transistors Γγιοι. Wie erwähnt, kann eine Ausgangsspannung der Schaltung zur Erzeugung der Spannung Δ Vcs praktisch gleich der Schwellenwertspannung VthcN gewählt werden. Die Schwellenwertspannung Vthwz des zweiten Transistors Γη 02 ist genau so groß gewählt wie die gewünschte, ein fehlerhaftes Verhalten verhindernde Spannung/! Vo-

Da auf einem einzigen Halbleiterchip ausgebildete

so MOS-Transistoren im allgemeinen auch praktisch dieselbe Schwellenwertspannung besitzen, brauchen keine speziellen Maßnahmen getroffen zu werden, um die Schwellenwertspannung der MOS-Transistoren, z. B. die Schwellenwertspannung VrA,₀2 des Transistors Γ/Ί02, einzeln auf einen Wert von AVcn (z.B. AVc\) einzustellen, wenn die Schwellenwertspannung Vthcs

(z. B. VtAo) als Spannung Δ V_Cn (ζ. Β. Δ Vo) benutzt werden soll.

Wenn bei dem vorstehend beschriebenen, ein fehlerhaftes Verhalten verhindernden Spannungsgenerator die Gate-Spannung des zweiten Transistors Γγ_]02 unter seine Schwellenwertspannung Vthua abfällt, wird dieser Transistor 7ho2 abgeschaltet bzw. gesperrt, so daß die Spannung an der Verzweigung A praktisch gleich der Schwellenwertspannung Vr/7102 des Transistors ΓΓ102 wird. Es empfiehlt sich daher, das Potential an der Verzweigung A als das ein fehlerhaftes Verhalten verhindernde bzw. Schutzpotential Vo zu benutzen.

Wie erwähnt, besitzen auf einem einzigen Halbleiterchip ausgebildete Transistoren im allgemeinen praktisch dieselbe Schwellenwertspannung. Die Potentiale V_{1 Ί} bis Vcn sind daher praktisch identisch, so daß nur eine Schaltung benötigt wird, um das praktisch identische Potential V_c zu liefern.

Wie erwähnt, wird das Potential Vdd an die erste Klemme (Drain-Elektrode) und an die Gate-Klemme bzw. -Elektrode des ersten Transistors Γηοι angelegt. Es reicht jedoch aus, wenn diese beiden Klemmen bzw. Elektroden des ersten Transistors Γηηι mit einem hCheren Potential als dem Potential beschickt werden, das der dritten Klemme (Source-Elektrode) des ersten Transistors Γηοι aufgeprägt werden soll. Aus diesem Grund können erste Klemme und Gate-Elektrode des Transistors Γηοι an eine Schaltung mit einem höheren Potential als demjenigen der dritten Klemme, nicht aber mit dem Potential Vdd, angeschlossen werden. Selbstverständlich brauchen die erste Klemme und die Gate-Elektrode nicht am selben Potential zu liegen.

Im folgenden ist nunmehr die Einschreiboperation des dynamischen Randomspeichers mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau erläutert.

Beim Einschreiben _J5

Hierbei wird die Eingangsschaltung 30 anstelle der Ausgangsschaltung 35 benutzt. Die Einschreiboperation entspricht im wesentlichen dem Auslesevorgang; das grundsätzliche Verfahren hierfür ist allgemein bekannt. Aus diesem Grund ist der Einschreibvorgang im folgenden nicht im einzelnen erläutert.

Wenn die Dateneinheit »0« in eine Speicherzelle 11 eingeschrieben wird, wird die Datenleitung DL], die durch den Voraufladetransistor TR_P\ auf einen Pegel entsprechend einer Dateneinheit »1« voraufgeladen worden ist auf den zum Einschreiben der betreffenden Dateneinheit erforderlichen Pegel von »0« durch die Eingangsschaltung 30 und den Datenleitung-Wähltransistor TRd 1 entladen. Die in der auf einen Pegel von »0« entladenen Datenleitung DL\ enthaltene Dateneinheit *o wird über einen Transistor Tm in einem Kondensator C\ 1 gespeichert.

Beim Einschreiben weicht das Potential der Datcnlcitung DL\ auf dieselbe Weise, wie vorher in Verbindung mit dem Auslesen beschrieben, manchmal vom Bezugs-Spannungsquellenpotential Vss in negativer Richtung ab. Da jedoch der ein fehlerhaftes Verhalten verhindernde bzw. Schutztransistor Trc\ vorgesehen ist. kann das fehlerhafte Verhalten eines dynamischen Randomspeichers aufgrund des Schwindens der Dateneinheit »1«. die in einer nicht gewählten Speicherzelle gespeichert ist unterdrückt werden.

Wie vorstehend erläutert wird gemäß der tvpischen Ausfuhrungsform ein dynamischer Lese/Schreib-Randomspeicher geschaffen, bei dem die ein fehlerhaftes Verhalten verhindernden Transistoren TrcN an die entsprechenden Datenleitungen DLn angeschlossen sind. Dabei werden die Gate-Elektroden der Transistoren TrcN mit der ein fehlerhaftes Verhalten verhindernden bzw. Schutzspannung Vcn beschickt wodurch ein ^M fehlerhaftes Verhalten, d h. eine fehlerhafte Arbeitsweise des Randomspeichers aufgrund der Abweichung Δ V des Potentials der Datenleitungen DLn vom Bezugsspannungsquellenpotential Vss in negativer Richtung verhindert wird.

Im folgenden ist anhand der Fig.2a bis 2c ein dynamischer Lese/Schreib-Randomspeicher gemäß einer anderen Ausführungsform mii Merkmaien nach der Erfindung beschrieben.

Wie aus F i g. 2a hervorgehl, besteht der Unterschied zwischen der vorher beschriebenen Ausführungsform und dieser abgewandelten Ausführungsform darin, daß die bei ersterer benutzten Voraufladetransistoren Tr_nN und die Schutztransistoren Tr_CN durch Transistoren Tr_r( ν (N= 1 bis n) ersetzt sind, die sowohl für das Voraufladen als auch zur Verhinderung eines fehlerhaften Verhaltens ausgelegt sind.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2a ist in jeder anderen Hinsicht praktisch genauso ausgeführt wie die vorher beschriebene Ausführungsform. Die den vorher beschriebenen Teilen entsprechenden Teile sind daher mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet und nicht näher erläutert. Der Transistor Tr_nIN, der für das gleichzeitige Aufladen und für die Verhinderung eines fehlerhaften Verhaltens vorgesehen ist und das wesentliche Merkmale der Ausführungsform gemäß F i g. 2a darstellt, ist zwischen die Datcnleitungen DLn und die am positiven Stromquellenpotential Vdd liegenden Klemmen eingeschaltet. Dieser, eine Mehrfachfunktion durchführende Transistor Tr_nCN kann einer der den Verstärker 50 bildenden Transistoren sein. Als Transistor Tr_nCN wird beispielsweise ein n-Kanal-MOS-Transistor vom Anreicherungstyp verwendet.

Die Gate-Elektrode des Transistors Tr_nCN wird mit einem Signal Φ_ρον (N=X bis n) beschickt, das gleichzeitig für das Voraufladen und für die Verhinderung eines fehlerhaften Verhaltens dient. Das Potential dieses Signals <t>_ncN besitzt, wie bei *pci in Fig. 2b angedeutet, einen hohen Pegel von Vdd (bzw. einen dicht an diesem Wert liegenden Pegel) oder einen niedrigen Pegel Vss+Δ V_nCN(N= 1 bis n). In diesem Fall kann Δ V_nC .ν beispielsweise die Schwellenwertspannung VthpCN (N= 1 bis ί) des Mehrfachfunktionstransistors

Im folgenden ist anhand der Fig. 2a und 2b die Arbeitsweise des vorstehend umrissenen dynamischen Randomspeichers gemäß der zweiten Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung beschrieben.

Beim Auslesen

Vor dem Auslesen sind die Kondensatoren Cmn der Speicherzellen MN bereits mit der Dateneinheit »1« oder »0« beschickt worden. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß die mit der Datenleitung DL\ verbundene Speicherzelle 11 mit der Dateneinheit »0« beschickt ist, während die Speicherzelle 21 die Dateneinheit »t« enthält und die in der Speicherzelle 11 gespeicherte Dateneinheit »0« ausgelesen werden soll.

1. Zunächst werden die Gate-Elektroden des Datenleitung-Wähltransistors Τγον sowie der anderen Transistoren Τγμν mit einem niedrigen Bezugsspannungsquellenpotential Vss (im folgenden einfach als Bezugspotential bezeichnet) beschickt, wodurch diese Transistoren Ttdn zum Sperren gebracht werden.

2. Zum Zeitpunkt t\ erhöht sich das Potential des Signals 4>pCN, das den Gate-Elektroden der gleichzeitig für Voraufladung und Verhinderung eines fehlerhaften Verhaltens ausgelegten Transistoren TrpCN aufgeprägt wird, auf einen hohen Pegel von Vdd. wie bei Φροι in F i g. 2b angedeutet wodurch die Datenieitungen DLr-; auf einen Pegel von Vdd- VthpCNvoraufgsladen werde·!.

Zum Zeitpunkt I₂ fallt das Potential des Signals ΦρΤΝ auf einen Pegel von Vss+Δ Vpiu ab.

3. Zum Zeitpunkt /j erhöht sich das Potential einer mit der Speicherzelle 11 verbundenen Adressenleitung AL\ auf einen hohen Pegel von VOo, wodurch der Transistor 7h,..·durchgeschaltet wird. Da der Kondensator 11 mn der Dateneinheit »0·< gespeist wird, zeigt das Potential der Datenleitung DLi eine Abweichung Δ V₀ in negativer Richtung.

Zum Zeitpunkt U wird die genannte, sehr kleine Spannungsänderung Δ V₀ durch den Verstärker 50 verstärkt, so daß der Pegel der Datenleitung DL₁ durch die Schaltoperation des Verstärkers 50 auf »0« geändert wird.

4. Zum Zeitpunkt is erhöht sich das G ate-Potential Φοζ.ι 1 des Datenleitung-Wähltransistors Tro\ auf einen hohen Pegel von V₀₀, so daß die dem Pegel von »0« entsprechende Dateneinheit der Datenleituiig DLi über die Ausgangssschaltung 35 aus dem dynamischen Randomspeicher heraus übertragen wird.

Zum Zeitpunkt t_b fällt das Gate-Potential Φοη auf einen niedrigen Pegel von Vss ab, wodurch der Transistor Tro ι gesperrt wird.

Zu diesem Zeitpunkt ist das Potential der Datenleilung DL] wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform bestrebt, vom Bezugspotential Vss zur negativen Seite hin bzw. in negativer Richtung abzuweichen. Infolgedessen geht der Transistor 7>2i der die Dateneinheit »1« enthaltenden Speicherzelle 21 auf den Durchschaltzustand über. Da jedoch die Datenleitung DLi mit dem die erwähnte Doppelfunktion durchführenden Transistor Tr₁^N verbunden ist, ist es weniger wahrscheinlich, daß das Potential der Datenleitung £?Li eine merkliche Abweichung Δν vom Bezugspotential Vss in negativer Richtung zeigt, so daß der Schwund der im Kondensator C21 gespeicherten Dateneinheit »1« wirksamer verringert wird als bei einem bisherigen dynamischen Randomspeicher. Mit anderen Worten: zu diesem Zeitpunkt wird die Gate-Elektrode des die Mehrfachfunktion durchführenden Transistors Tr₁*] mit einem Potential Vss+Δ Vpe] gespeist, und das Potential der Datenleitung DL, wird auf einem Pegel Vss+Δ Vpc\- VthpC] (= Vss= 0) gehalten, wenn der doppeltwirkende Transistor Tr_pc] durchgeschaltet wird. Hierdurch wird ein Durchschalten des Transistors Tr₂] verhindert. Ein Durchschalten des Transistors Tr₂], sofern ein solches überhaupt auftritt, wird in außerordentlich kurzer Zeit beendet, weil das Gate-Potential des Transistors Tr₂₁ gegenüber seinem Source-Potential stärker abfällt als dann, wenn der Mehrfachfunktions-Transistor Tr_nCN nicht vorhanden wäre. Infolgedessen wird ein Schwinden der Dateneinheit »1« stärker unterdrückt.

Der niedrige Pegel Vss+Δ V_pCi des Signals Φρσ\, das gleichzeitig für das Aufladen und für die Verhinderung eines fehlerhaften Verhaltens vorgesehen ist, vermag den vorgesehenen Zweck gut zu erfüllen, vorausgesetzt, daß der niedrige Pegel zum einen ein Aufladen der Datenleitung DLi auf genau den Pegel »1« oder »0« ermöglicht und zum anderen eine Abweichung id V des Potentials der Datenleitung DLi in negativer Richtung verhindert, wie dies vorher in Verbindung mit der das fehlerhafte Verhalten verhindernden Spannung Vcn bei der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung der abgewandelten Ausführungsform hervorgeht, sollte das genannte, niedrige Potential Vss+ΔΥρΐ] im Hinl-Hck auf Spannungsbreite und Stromverbrauch vorzugsweise bei Vss+Δ Vthpc\ liegen.

Nachstehend ist anhand von F i g. 2c eine Schaltung zur Lieferung eines Signal Φ,*·, beschrieben, das gleichzeitig für ein Aufladen bzw. Voraufladen und für die Verhinderung eines fehlerhaften Verhaltens benutzt wird. Zwischen die Anschlüsse, an die ein positives Stromquellenpotential Vqd bzw. ein Bezugspotential Vss angelegt ist, sind ein dritter, ein vierter und ein fünfter Transistor Tr₂Oi. Tr₂M bzw. Tr₂^ in der angegebenen Reihenfolge in Reihe geschaltet. Bei diesen Transistoren kann es sich beispielsweise um n-Kanal-MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp handeln. Die Gate-Elektrode des dritten Transistors 7>203 wird mit dem noch zu erläuternden Taktsignal Φ beschickt. Die Gate-Elektrode des vierten Transistors Tr₂M wird mit einem Signal Φ gespeist, dessen Phase gegenüber derjenigen des genannten Taktsignals Φ invertiert ist. Die Gate-Elektrode des fünften Transistors 7>205 ist an die Verzweigung B zwischenn viertem und fünftem Transistor 7>204 bzw. Tr₂Os angeschlossen.

Gemäß Fig.2b ist das Taktsignal Φ als Signal vorgesehen, das ein Potential Voo (das im allgemeinen höher ist als Vco) sowie ein Potential Vss in Abhängigkeit ν ;n dem vorher genannten Signal Φρσ\ bezeichnet, das gleichzeitig für das Voraufladen und die Verhinderung eines fehlerhaften Verhaltens vorgesehen ist. Die Schwellenwertspannung VtIi₂Os des fünften Transistors Thos wird auf eine Spannung praktisch entsprechend id VpCi eingestellt.

Bei der vorstehend beschriebenen Schaltung zur Lieferung eines Signals, das gleichzeitig zum Voraufladen und zur Verhinderung eines Fehlverhaltens dient, ändert sich ein Potential an der Verzweigung C zwischen dem dritten und dem vierten Transistor Tr₂Oj bzw. Tr₂M wie folgt:

1. Wenn das Taktsignal Φ ein hohes Potential entsprechend Voo besitzt, schaltet der dritte Transistor Tr₂₀3 durch, während der vierte Transistor Tr₂M gesperrt wird. Infolgedessen wird das Potential an der Verzweigung C auf einen hohen Pegel (=t Vod) aufgeladen.

2. Wenn das Taktsignal Φ ein niedriges Potential entsprechend Vss besitzt, wird der dritte Transistor Tr₂Oi gesperrt und der vierte Transistor 7>2O4 durchgeschaltet. Wenn die Spannung an der Verzweigung B unter die Schwellenwertspannung Vi/7205 des fünften Transistors Tr₂₀S abfällt, wird letzterer gesperrt bzw. abgeschaltet, so daß sich das Potential an der Verzweigung C praktisch dem vorher genannten niedrigen Potential Vss+d Vpct angleicht. Infolgedessen empfiehlt es sich, die Potentialänderung an der Verzweigung C als das doppeltwirkende bzw. Mehrfunktionssignal Φρη zu benutzen.

Wie erwähnt, besitzen auf einem einzigen Halbleiterchip ausgebildete Transistoren im allgemeinen praktisch dieselbe Schwellenwertspannung. Infolgedessen ist anstelle der Signale ΦρΓ] bis ΦρεΝ nur das Signal Φρο nötig, und es ist nur eine Schaltung zur Lieferung des Signals «Ppcerforderiich.

Nachstehend ist das Einschreiben von Daten in den dynamischen Randomspeicher gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 2a bis 2c erläutert.

Beim Einschreiben

in diesem Fall wird die Eingangsschaltung 30 anstelle der beim Auslesen von Daten wirksamen Ausgangsschaltung 35 benutzt. Das Einschreiben erfolgt praktisch auf dieselbe Weise wie das Auslesen von Daten, so daß sich eine genaue Beschreibung erübrigt. Wenn beispielsweise die Dateneinheit »0« in eine Speicherzelle 11 eingeschrieben ist, wird die durch den für die Mehrfachfunktion vorgesehenen Transistor 7ipci auf einen Pegel »1« vorgeladene Datenleitung DLi durch die Eingangsschaltung 30 und den Datenleitung-Wähltransistor Tro ι auf einen Pegel »0« entladen, der für das Einschreiben erforderlich ist. Die in der entladenen Datenleitung DLi enthaltene Dateneinheit »0« wird mittels eines Transistors 7Vn in einer Speicherzelle 11 gespeichert.

Beim Einschreiben weicht das Potential der Datenleitung DLi ebenfalls zeitweilig vom Bezugspotential \ss in negativer Richtung ab, wie dies auch beim Auslesen der Fall ist. Da jedoch die Datenleitung DLi mit einem entsprechenden Transistor 1Ypc\ zum gleichzeitigen Aufladen und zur Verhinderung eines Fehlverhaltens versehen ist, wird der dynamische Randomspeicher an einer Fehlbetätigung aufgrund des Schwunds der Dateneinheit »1« in einer nicht gewählten Speicherzell-Ie gehindert.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2a bildet einen stabilen dynamischen Lese/Schreib- Randomspeicher, bei dem die Datenleitungen DL_n mit den betreffenden Transistoren Tr_pcs für die Durchführung der Mehrfachfunktion verbunden sind und die Gate-Elektroden dieser doppeltwirkenden Transistoren Trpcs mit gleichzeitig zum Voraufladen und zur Verhinderung eines Fehlverhaltens gewählten Signalen ΦρΟΝ gespeist werden, so daß die Abweichung Δ Vdes Potentials der Datenleitungen DLsvom Bezugspotentia! Vssin tiegativer Richtung unterdrückt wird.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, wird also ein dynamischer Lese/Schreib-Randomspeicher geschaffen, der unter stabilen Bedingungen zu arbeiten vermag.

Der in der Beschreibung benutzte· Ausdruck »Bezugspotential« oder »Bezugsspannungsquellenp »tential« bezieht sich auf ein Strom- bzw. Spannungsquellenpolential Kw (im allgemeinen entspechend Null), das an die Source-Seite eines arbeitenden MOS-Transistors angelegt wird. Dieses Bezugspoiential besitzt bei Verwendung eines n-Kanal-MOS- Transistors die folgende Beziehung zu einem anderen Potential:

Bezugspotential < ein andrrcs Potential .

Bei Verwendung eines p-Ka il-MO.S Transistors gilt die folgende Beziehung-

Bezugspotential > ein anderes Potential.

Der Ausdruck »praktisch entsprechend der Schwellenwertspannung« bezieht sich auf eine Spannung, welche dieselbe Größe besitzt wie die Schwellenwertspannung oder einen dicht an dieser liegenden PegeL Wenn die Schwellenwertspannung 1 V beträgt, kann diese angenäherte Spannung in einem Bereich von bis zu 1,5 V liegen.

ίο Während bei den beschriebenen Ausführungslormen n-Kanal-MOS-Transistoren verwendet werden, kann ebenso gut ein p-Kanal-MOS-Transistor eingesetzt werden, wenn die Polarität eines positiven Stromquellenpotentials Vj)D und eines Signals Φρ/ν umgekehrt wird.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Konstruktion mit einem Transistor pro Speicherzelle. Die Erfindung ist jedoch auf eine Konstruktion mit drei oder vier Transistoren pro Speicherzelle anwendbar, indem die betreffenden Datenleitungen mit beispiels-

weise einem ein Fehlverhalten verhindernden Transistor versehen werden. Insgesamt ist die Erfindung also auf einen Speicher für die dynamische Speicherung von Daten anwendbar. Weiterhin ist ersichtlich, daß bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die

2-j Schwellenwertspannung Vth_MN(M= 1 bis m; N= 1 bis n) der Transistoren Tr_MN der Speicherzellen MN mit großem Wert gewählt ist, so daß mit der Erfindung ein stabilerer dynamischer Randomspeicher geschaffen wird.

JO Bei allen offenbarten Ausführungsformen handelt es sich um dynamische Lese/Schreib- Randomspeicher vom Voraufladetyp. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann auf einen entsprechenden Randomspeicher angewandt werden, bei dem

i"> die Datenleitungen während einer bestimmten Zeitspanne von dem Zeitpunkt aus (z.B. U in Fig. Ib) aufgeladen werden, an welchem der Meß- bzw. Fühlverstärker zu arbeiten beginnt. Wenn die Erfindung auf einen derartigen dynamischen Lese/Schreib-Ran-

■»· domspeicher angewandt wird, wird ein Fühl- bzw. Meßverstärker z. B. der Art gemäß der US-PS 37 74 176 verwendet.

Die vorher erwähnten, ein Fehlverhalten verhindernden Transistoren brauchen nicht unbedingt solche vom

■>■■· Anreiclierungstyp zu sein, vielmehr können für die erfindungsgeniäße Schaltung auch Transistoren vom Verarmungstyp bzw. bipolare Transistoren verwendet werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausft. -rungsfor-

<" iiien ist der Fühl- bzw. Meßverstärker 50 entweder ein symmetrischer oder ein unsymmetrischer Verstärker. In der Praxis wird jedoch ein symmetrischer Meßverstärker bevorzugt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Dynamischer Lese/Schreib- Random-Speicher mit mehreren Datenleitungen, die elektrische Energie führen oder die entsprechend einer logischen Operation elektrische Energie abgeben und an die Transistoren angeschlossen sind, um den jeweiligen Datenleitungen ein Spannungspotential zuzuführen, und mit mehreren Speicherzellen, an welche die jeweiligen Datenleitungen angeschlossen sind, d a durch gekennzeichnet, daß weitere an die Datenleitungen angeschlossene Transistoren (T/v-m Fig. la; TrpCN, Fig.2a) vorgesehen sind, die mit ihren Steueranschlüssen an vorbestimmten Potentialen (Vcn, Fig. la; 4>pCN. Fig.2a) liegen und derart gesteuert sind, daß sie bei einer Abweichung des Potentials (Δ V, F i g. Ib oder 2b) der DatenHtungen im Sinne einer Vorwärts-Vorspannung der Transistoren durch die Potentialdifferenz zwischen dem Potential des jeweiligen Steueranschlusses und der jeweiligen Datenleitung leitend werden.

2. Dynamische Lese/Schreib-Random-Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Transistoren (Trcn) aus MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp bestehen und daß ein der Schwellenwertspannung (Vthcn) des jeweiligen MOS-Transistors (Trcn) entsprechendes Potential als das vorbestimmte Potential (Vcn) verwendet ist, und daß das Spannungspotential auf einen Pegel oberhalb des Sättigungsspannungspegels zwischen dem ersten Anschluß und dem dritten Anschluß des MOS-Transistors (Trcn) eingestellt ist, wenn der MOS-Transistor (Trcn) eingeschaltet ist.

3. Dynamische Lese/Schreib-Random-Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen des vorbestimmten Potentials folgende Einrichtungen vorgesehen sind: Erste MOS-Transistoren (Tr 101) vom Anreicherungstyp, deren erster Anschluß mit einem zweiten Potential in Richtung der Stromversorgung (VDD) verbunden ist, und deren Gate-Anschluß mit einem dritten Potential verbunden ist, welches größer ist als der Wert einer Summe aus dem der Schwellenwertspannung des ersten MOS-Transistors (TriOi) entsprechenden Potentials und dem vorbestimmten Potential (Vcn), wobei die Summe aus den Potentialwerten als ein absoluter Wert in bezug auf das Bezugspotential (VSS) gemessen wird und wobei der dritte Potentialwert in Richtung der Stromversorgung (VDD) auf dem Bezugspotential (VSS) liegt, und daß zu jedem MOS-Transistor ein zweiter MOS-Transistor (Tr 102) vom Anreicherungstyp in Reihe geschaltet ist, dessen erster Anschluß und Gate-Anschluß mit dem dritten Anschluß des ersten MOS-Transistors (Tr 101) und dessen dritter Anschluß mit dem Bezugspotential (VSS,}verbunden ist, wobei das vorbestimmte Potential (Vcn) an den Verbindungspunkt zwischen den in Reihe geschalteten MOS-Transistoren (TrIOl, Tr 102) zugeführt wird.

4. Dynamische Lese/Schreib-Random-Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite MOS-Transistor (Tr 102) vom Anreicherungstyp einen größeren Leitwert aufweist als der erste MOS-Transistor (TrIOl) vom Anreicherungstyp.

5. Dynamischer Lese/Schreib-Random-Speicher

nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrische Schaltung (Tr 203, Tr 204, Tr 205) zum Zuführen des vorbestimmten Potentials (Φραι).

6. Dynamischer Lese/Schreib-Random-Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung (Tr203, Tr204, Tr205) folgende Einrichtungen enthält: Einen ersten MOS-Transistor (Tr 203) vom Anreicherungstyp, dessen erster Anschluß mit dem Stromversorgungspotential (VDD) verbunden ist dessen dritter Anschluß mit dem Gate-Anschluß des Transistors (Trpn) vom Anreicherungstyp verbunden ist und dessen Gate-Anschluß von einem Zeitsteuersignal (Φ) beaufschlagt wird, durch welches eine Potentialveränderung des vorbestimmten Potentials iffrpcn) vorgegeben wird; einen zweiten MOS-Transistor (Tr204) vom Anreicherungstyp, dessen erster Anschluß mit dem dritten Anschluß des ersten MOS-Transistors (Tr 203) verbunden ist und dessen Gate-Anschluß mit einem Signal (Φ) beaufschlagt wird, welches in Gegenphase zum Zeitsteuersignal (Φ) ist; und einen dritten MOS-Transistor (Tr 205) vom Anreicherungstyp, dessen erster Anschluß und dessen Gate-Anschluß mit dem dritten Anschluß des zweiten MOS-Transistors (Tr 204) verbunden sind, und dessen dritter Anschluß mit dem Bezugspotential (VDD) verbunden ist.

7. Dynamischer Lese/Schreib-Random-Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential (VDD) der Stromversorgungsquelle zur Erzeugung der verschiedenen Potentiale verwendet ist.