DE4003824A1 - Dynamischer speicher mit wahlfreiem zugriff mit einer mehrzahl von nennspannungen als betriebsversorgungsspannung und verfahren fuer dessen betreibung - Google Patents

Dynamischer speicher mit wahlfreiem zugriff mit einer mehrzahl von nennspannungen als betriebsversorgungsspannung und verfahren fuer dessen betreibung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen dyna­ mischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff und insbesondere auf die Konfiguration und das Betriebsverfahren eines dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff, der problemlos mit verminderten Nennwerten einer Betriebsversorgungsspannung umgeht.
In den letzten Jahren werden Halbleiterspeicher in einer Vielzahl von Gebieten verwendet. Einer der Halbleiterspeicher wird als dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (im weiteren DRAM genannt) bezeichnet. Zuerst wird nun die Konfiguration und der Betrieb eines herkömmlicherweise verwendeten DRAM beschrieben.
Die Fig. 1 stellt ein Beispiel der schematischen Konfiguration des gesamten Auslesebereiches eines herkömmlichen DRAM dar. Bezüglich der Fig. 1 umfaßt der DRAM ein Speicherzellenfeld MA mit Speicher­ zellen mit gespeicherten Informationen, die in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordnet sind, einen Adreßpuffer AB zum Erzeugen einer internen Adresse in Abhängigkeit von einem externen Adreßsignal, das von außen angelegt wird, einen X-Dekoder ADX zum Empfangen einer internen Zeilenadresse vom Adreßpuffer AB, um eine entsprechende Zeile des Speicherzellenfeldes MA auszuwählen, und einen Y-Dekoder ADY zum Empfangen einer internen Spaltenadresse vom Adreßpuffer AB, um eine entsprechende Spalte des Speicherzellen­ feldes MA auszuwählen.
Der Adreßpuffer AB empfängt eine Zeilenadresse zum Bestimmen einer Zeile und eine Spaltenadresse zum Bestimmen einer Spalte im Speicherzellenfeld MA in einer zeitlich aufeinanderfolgenden Weise (Multiplexen), erzeugt eine interne Zeilenadresse und eine interne Spaltenadresse zu den jeweils vorgewählten Takten und legt die Adressen an den X-Dekoder ADX bzw. den Y-Dekoder ADY an.
Um Daten aus der von der externen Adresse festgelegten Speicherzelle auszulesen, umfaßt der DRAM ferner Leseverstärker zum Lesen und Verstärken der Daten aus den Speicherzellen, die mit der vom Zeilenadreßsignal des X-Dekoders ADX ausgewählten Zeile verbunden ist, eine Ein/Ausgabeschnittstelle (I/O) zum Übertragen der Daten von einer der Speicherzellen der ausgewählten Zeile, die mit einer entsprechenden Spalte verbunden ist, mit einem Ausgangspuffer OB in Abhängigkeit von einem Spaltenadreß-Dekodiersignal vom Y-Dekoder ADY, und den Ausgangspuffer OB zum Übertragen der über die Ein/Aus­ gabeschnittstelle (I/O) übertragenen Speicherzellendaten nach außen.
Die Leseverstärker und die Ein/Ausgangschnittstelle (I/O) sind in Fig. 1 zusammen in einem Block SI gezeigt. Der Ausgangspuffer OB empfängt über den Block SI übertragene Auslesedaten und konvertiert die Daten in entsprechende Ausgangsdaten Dout, um diese auszugeben.
Ein peripherer Schaltkreis CG zur Steuersignalerzeugung ist zum Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern verschiedener Operations­ takte des DRAM gebildet. Der periphere Schaltkreis CG zur Erzeugung von Steuersignalen erzeugt ein Vorladepotential V B , ein Wortlei­ tungs-Treibungssignal Rn, ein Ausgleichssignal Φ E , ein Vorladesignal Φ P und ein Leseverstärkeraktivierungssignal Φ S , die später beschrieben werden.
Eine Anschlußfläche PA ist geschaffen, um eine Betriebsversorgungs­ spannung an den DRAM anzulegen. Die Anschlußfläche PA ist mit einem externen Versorgungsanschluß verbunden und empfängt die Betriebsver­ sorgungsspannung Vcc, die extern angelegt ist, und überträgt eine interne Betriebsversorgungsspannung Vcc. Ein Halbleiterchip CH weist eine Mehrzahl von Anschlußflächen auf seinem peripheren Bereich auf, um Verbindungen zwischen dem DRAM und externen Einrichtungen zu ermöglichen. In Fig. 1 ist jedoch nur eine Anschlußfläche für eine Spannungsversorgung typischerweise dargestellt.
Fig. 2 zeigt die schematische Konfiguration des in Fig. 1 gezeigten Speicherzellenfeldes und dazugehörender Schaltkreise. Bezüglich der Fig. 2 umfaßt das Speicherzellenfeld MA Wortleitungen WL 1, WL 2, ..., WLn zum jeweiligen Auswählen einer Zeile des Speicherzellen­ feldes MA, und Bitleitungspaare BL 0, , BL 1, , ..., BLm, zum jeweiligen Auswählen einer Spalte des Speicherzellenfeldes. Die Bitleitungen BL 0, , ..., BLm, weisen ein gefaltetes Bitlei­ tungsschema auf und jeweils zwei der Bitleitungen bilden ein Bit­ leitungspaar. Das bedeutet, daß die Bitleitungen BL 0, ein Bit­ leitungspaar und die Bitleitungen BL 1, ein anderes Bitleitungs­ paar bilden. Die Bitleitungen BLm, bilden in der gleichen Weise wie oben ein Bitleitungspaar. Speicherzellen 1 zum Speichern von Information sind an Kreuzungspunkten der Bitleitungen BL 0, , ..., BLm, mit den jeweils zweiten Wortleitungen gebildet. Das bedeutet, daß für jedes Bitleitungspaar eine Speicherzelle 1 bei der Kreuzung einer Wortleitung und einer der Bitleitungen des Bit­ leitungspaares geschaffen ist.
Die Bitleitungspaare BL 0, , ..., BLm, weisen jeweils einen mit diesen verbundenen Vorlade/Ausgleichsschaltkreis 150 auf zum Ausgleichen des Potentiales auf den jeweiligen Bitleitungen und Vorladen derselben auf ein vorbestimmtes Potential V B während eines Wartezustandes (Stand-by-Zustand) des DRAM.
Die Bitleitungspaare BL 0, , ..., BLm, weisen jeweils einen mit diesen verbundenen Leseverstärker 50 auf zum Lesen und Verstärken von Daten der ausgewählten Speicherzellen. Der Leseverstärker 50 wird in Abhängigkeit von einem ersten Leseverstärker-Treibersignal Φ A und einem zweiten Leseverstärker-Treibersignal Φ B aktiviert, die jeweils über eine erste Signalleitung 14 und eine zweite Signal­ leitung 17 übertragen werden, um eine Potentialdifferenz zwischen den entsprechenden Bitleitungen in einem Paar zu erfassen und differentiell zu verstärken.
Um die Daten einer ausgewählten Speicherzelle an den Ausgabepuffer OB (s. Fig. 1) zu übertragen, weisen die Bitleitungen BL 0, , ..., BLm, jeweilige mit diesen verbundene Transfergatter T 0, T 0′, T 1, T 1′, ..., Tm, Tm′ auf, die in Abhängigkeit von einem Spaltenadreß-Dekodiersignal vom Y-Dekoder ADY durchgeschaltet werden und das entsprechende Bitleitungspaar mit Datenein/ausgabe­ bussen I/O, verbinden. Die Transfergatter T 0 und T 0′ sind entsprechend des Bitleitungen BL 0, , die Transfergatter T 1 und T 1′ entsprechend den Bitleitungen BL 1, und die Transfer­ gatter Tm und Tm′ entsprechend dem Bitleitungspaar BLm, BLm gebildet. Ein Paar von Transfergattern wird in Abhängigkeit vom Spaltenadreß- Dekodiersignal ADY des Y-Dekoders durchgeschaltet, so daß das ent­ sprechende Bitleitungspaar mit den Datenein/ausgabebussen I/O, verbunden wird. Die Leseverstärker 50, die Transfergatter T 0, T 0′ bis Tm, Tm′ und die Datenein/ausgabebusse I/O, entsprechen dem in Fig. 1 gezeigten Block SI.
Die Fig. 3 stellt eine detaillierte Ansicht der Schaltkreiskonfi­ guration unter Bezugnahme auf ein Bitleitungspaar der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration dar und ist insbesondere ein Schaltbild, das die Konfiguration einer Einrichtung zum Betreiben des Lesever­ stärkers 50 im Detail zeigt.
Bezüglich der Fig. 3 umfaßt eine Speicherzelle 1 einen Speicherkon­ densator 6 zum Speichern von Information in der Form von Ladungen und einem Auswahltransistor 5, der in Abhängigkeit von einem Wort­ leitungs- Treubungssignal Rn, das auf eine Wortleitung 3 übertragen wird, durchschaltet und den Speicherkondensator 6 mit einer Bit­ leitung 2 verbindet. Der Auswahltransistor 5 wird von einem n-Kanal- Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (im weiteren als n-FET bezeichnet) gebildet und ist mit seinem Gate mit der Wortleitung 3 und seiner Source mit der Bitleitung 2 verbunden. Eine Elektrode des Speicherkondensators 6 ist mit der Drain des Auswahltransistors 5 über einen Speicherknoten 4 und die andere Elektrode mit einem Massepotential GND verbunden.
Ein Vorlade/Ausgleichsschaltkreis 150 umfaßt n-FETs 9, 10 und 12. Der n-FET 9 schaltet in Abhängigkeit von einem Vorladesignal Φ P , das über eine Signalleitung 11 zur Vorladesignalübertragung über­ tragen wird, durchgeschaltet, um eine Vorladespannung V B , die über eine Signalleitung 8 zur Vorladepotentialübertragung an die Bit­ leitung übertragen wird. Der n-FET 10 wird in Abhängigkeit vom Vorladesignal Φ P , das über die Signalleitung 11 zur Übertragung der Vorladespannung V B übertragen wird, durchgeschaltet, um die über die Signalleitung 8 weitergeleitete Vorladespannung V an die Bitleitung 7 zu übertragen. Der n-FET 12 schaltet in Abhängigkeit von einem Ausgleichssignal Φ P durch, das über eine Signalleitung 13 zur Ausgleichssignalübertragung übertragen wird, und schließt die Bitleitungen 2 und 7 kurz, um die Potentiale auf den Bitleitungen 2 und 7 auszugleichen.
Ein Leseverstärker 50 umfaßt p-Kanal-Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate (im weiteren als p-FET bezeichnet) 15 und 16, und n-FETs 18 und 19. Der Leseverstärker 50 wird von einem Flip-Flop einer CMOS-Konfiguration gebildet. Die Gates und jeweils eine Elek­ trode der p-FETs 15 und 16 und die Gates und jeweils eine Elektrode der n-FETs 18 und 19 sind kreuzgekoppelt. Der Verbindungspunkt der einen Elektrode des p-FET 15 mit derjenigen des n-FET 18 ist mit der Bitleitung 2 verbunden. Der Verbindungspunkt der einen Elektrode des p-FET 16 mit derjenigen des n-FET 19 ist mit der Bitleitung 2 verbunden. Die anderen Elektroden der p-FETs 15 und 16 sind mit der Signalleitung 14 zum Übertragen eines ersten Leseverstärker-Treiber­ signales Φ A und die anderen Elektroden der n-FETs 18 und 19 mit einer Signalleitung 17 zum Übertragen eines zweiten Leseverstärker- Treibersignales Φ B verbunden.
Die n-FETs 26, 27 und 28 sind zwischen den Signalleitungen 14 und 17 geschaffen, um die Potentiale auf den Signalleitungen 14 und 17 auf ein vorbestimmtes Potential V B vorzuladen und auszugleichen. Der n-FET 26 wird in Abhängigkeit vom Vorladesignal Φ P , das über die Signalleitung 11 übertragen wird, durchgeschaltet und überträgt das über die Signalleitung 8 weitergeleitete Vorladepotential V B mit vorbestimmtem konstantem Potential auf die Signalleitung 14. Der n-FET 27 schaltet in Abhängigkeit vom über die Signalleitung übertragenen Vorladesignal Φ P durch, um die über die Signalleitung 8 weitergeleitete Vorladespannung V B auf die Signalleitung 17 zu übertragen. Der n-FET 28 schaltet in Abhängigkeit vom über die Signalleitung 11 weitergeleiteten Vorladesignal Φ P durch und schließt die Signalleitungen 14 und 17 kurz, um die Potentiale auf diesen Signalleitungen auszugleichen.
Um den Leseverstärker 50 zu betreiben, ist ein p-FET zwischen der Signalleitung 14 und einem ersten Anschluß 24 für das Spannungsver­ sorgungspotential (der der in Fig. 1 gezeigten Anschlußfläche PA entspricht) geschaffen, der in Abhängigkeit vom ersten Lesever­ stärker-Aktivierungssignal Φ S durchgeschaltet wird, um die Signal­ leitung 14 mit einer ersten Spannungsversorgungsleitung 31 zu verbinden.
In ähnlicher Weise ist ein n-FET 25 zwischen der Signalleitung 17 und einem zweiten Anschluß 29 für das Spannungsversorgungspotential geschaffen, der in Abhängigkeit von einem zweiten Leseverstärker- Aktivierungssignal Φ S durchgeschaltet wird, um die Signalleitung 17 mit einer zweiten Spannungsversorgungsleitung 30 zu verbinden.
Die Leseverstärker-Aktivierungssignale und Φ S werden an die Gates des p-FET 22 und des n-FET 25 über Signaleingangsanschlüsse 23 a bzw. 23 b angelegt. Die Spannungsversorgungsanschlüsse werden von den Anschlußflächen (Bonding Pads) gebildet, die im peripheren Bereich des Halbleiterchips CH, auf dem der DRAM gebildet ist, geschaffen sind, um ein vorbestimmtes Versorgungspotential von außerhalb des DRAMs zu empfangen. Der Anschluß 24 entspricht der Anschlußfläche PA.
Die Bitleitung 2 weist eine parasitäre Kapazität 20 und die Bitlei­ tung 7 eine parasitäre Kapazität 21 auf.
Um eine unnötige Kompliziertheit in den Zeichnungen zu vermeiden, sind in der Konfiguration der Fig. 3 nur eine einzelne Wortleitung 3 und eine Speicherzelle 1 typischerweise dargestellt, die mit dieser Wortleitung verbunden ist. Ferner ist die Vorladespannung V B zum Vorladen der Bitleitungen 2 und 7 und der Signalleitungen 14 und 17 auf ein vorbestimmtes Potential normalerweise auf ein konstantes Potential mit der halben Betriebsversorgungsspannung Vcc gesetzt.
Fig. 4 stellt ein Signaldiagramm dar, das den Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Schaltkreiskonfiguration zeigt. Fig. 4 zeigt die Signal­ form einer Operation zum Lesen der Information einer logischen "1", die in der in Fig. 3 gezeigten Speicherzelle 1 gespeichert ist. Nun wird mit Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 die Leseoperation der Speicherzellendaten beschrieben.
Das Vorladesignal Φ P und das Ausgleichssignal Φ E sind während eines Wartezustandes vom Zeitpunkt t 0 bis zum Zeitpunkt t 1 beide logisch high ("H"-Pegel). Daher sind die n-FETs 9, 10 und 12 und die n-FETs 26, 27 und 28 alle leitend, so daß die Bitleitungen 2 und 7 und die Signalleitungen 14 und 17 auf einem vorbestimmten Vorladepotential V B (= Vcc/2) gehalten werden.
Wenn der Wartezustand beendet ist und ein Speicherzyklus zur Zeit t 1 beginnt, fallen das Vorladesignal Φ P und das Ausgleichssignal Φ E auf logisch low (den "L"-Pegel). Entsprechend sperren alle n-FETs 9, 10, 12, 26, 27 und 28.
Wenn das Vorladesignal Φ P und das Ausgleichssignal Φ E zum Zeitpunkt t 2 auf den "L"-Pegel gehen und dann die n-FETs 10, 12, 26, 27 und 28 sperren, wird die interne Zeilenadresse vom in Fig. 1 gezeigten Adreßpuffer AB an den X-Dekoder ADX angelegt, um eine Zeilenauswahl im Speicherzellenfeld MA durchzuführen.
Zum Zeitpunkt t 3 wird das Wortleitungs-Treibungssignal Rn auf eine ausgewählte Bitleitung 3 übertragen (unter der Annahme, daß die in Fig. 3 gezeigte Wortleitung 3 ausgewählt ist) und das Potential auf der Wortleitung 3 steigt an. Entsprechend schaltet der Auswahltran­ sistor 5 der Speicherzelle 1 durch, so daß der Speicherkondensator 6 mit der Bitleitung 2 verbunden wird. Damit wandert eine im Speicher­ knoten 4 gespeicherte Ladung auf die Bitleitung 2, so daß das Potential auf der Bitleitung 2 um Δ V ansteigt. Der Wert des Poten­ tialanstieges Δ V auf der Bitleitung 2 wird durch die Kapazität C 6 des Speicherkondensators 6, den Wert C 20 der parasitären Kapazität 20 der Bitleitung 2 und die Speicherspannung V 4 des Speicherknotens 4 bestimmt, und erreicht normalerweise etwa 100 bis 200 mV.
Zum Zeitpunkt t 4 steigt das Leseverstärker-Aktivierungssignal Φ an, während das Leseverstärker-Aktivierungssignal Φ S abfällt und der n-FET 25 und der p-FET 22 durchschalten, so daß die erste und die zweite Signalleitung 14 und 17 mit der entsprechenden ersten und zweiten Spannungsversorgungsleitung 31 und 30 verbunden werden. Entsprechend beginnt das Potential auf der ersten Signalleitung 14 zu steigen, während das Potential auf der zweiten Signalleitung 17 zu fallen beginnt. Aufgrund des Ansteigens und Abfallens der Potentiale auf den ersten und zweiten Signalleitungen 14 und 17 wird ein Flip-Flop-Schaltkreis (der Leseverstärker 50), der aus den p-FETs 15, 16 und den n-FETs 18 und 19 besteht, aktiviert, und beginnt damit eine Leseoperation der Speicherzellendaten durch differentielle Verstärkung einer kleinen Potentialdifferenz Δ V zwischen den Bitleitungen 2 und 7. Da eine ausgewählte Speicher­ zelle nicht mit der Bitleitung 7 verbunden ist, bleibt das Poten­ tial auf der Bitleitung 7 auf dem Wert Vcc/2 des Vorladepegels bis zum Zeitpunkt t 4.
Wenn der n-FET 19 aufgrund des Potentialanstieges der Bitleitung 2 um Δ V durchschaltet, wird bei dieser Leseoperation die in der parasitären Kapazität 21 gespeicherte Ladung über den n-FET 19 auf die zweite Signalleitung 17 entladen, was zu einer Absenkung des Signales auf der zweiten Signalleitung 17 führt. Damit fällt das Potential auf der Bitleitung 7 auf ungefähr 0V zum Zeitpunkt t 5.
Aufgrund des verminderten Potentiales auf der Bitleitung 7 schaltet der p-FET 15 durch, so daß das Potential auf der ersten Signal­ leitung 14 über den p-FET 15 auf die Bitleitung 2 übertragen wird, und das Potential auf der Bitleitung 2 steigt auf den Vcc-Pegel an. Das Potential auf der Bitleitung 2 wird über den Auswahltransistor 5 an den Speicherknoten 4 übertragen und der Potentialpegel des Speicherknotens 4 wird Vcc-V TN, so daß die Daten wieder in die Speicherzelle 1 eingeschrieben werden. V TN ist die Schwellenspannung des Auswahltransistors 5.
Wenn die Verstärkungsoperation der Signalpotentiale auf den Bitlei­ tungen 2 und 7 abgeschlossen ist und die Potentiale auf diesen auf dem Versorgungspotential Vcc und dem Massepotential GND eingestellt sind, wird eine Spalte des Speicherzellenfeldes durch ein Adreß­ dekodiersignal vom Spaltendekoder ADY (s. Fig. 1) vor dem Zeitpunkt t 8 ausgewählt und die Bitleitungen 2 und 7 mit den Datenein/ausgabe­ bussen I/O und (s. Fig. 2) verbunden, so daß die Information der Speicherzelle 1 ausgelesen wird. Das vorhergehende beschreibt die Operation des Lesens, Verstärkens und Wiedereinschreibens der Daten der Speicherzelle. Nachdem die Reihe dieser Operationen abgeschlossen ist, ergibt sich der Wartezustand zur Vorbereitung auf den nächsten Speicherzyklus.
Das bedeutet, daß der Auswahltransistor 5 sperrt, wenn das Wortlei­ tungs-Treibungssignal Rn zum Zeitpunkt t 8 zu fallen beginnt und zum Zeitpunkt t 9 auf den "L"-Pegel des Massepotentiales gefallen ist, und die Speicherzelle 1 von der Bitleitung 2 elektrisch getrennt wird, um im Wartezustand zu verharren.
Wenn die Leseverstärker-Aktivierungssignale Φ S und Φ S zum Zeitpunkt t 10 zu fallen bzw. zu steigen beginnen und dann zum Zeitpunkt t 11 auf den niedrigeren Pegel des Massepotentiales GND bzw. auf den höheren Pegel des Spannungsversorgungspegels Vcc gehen, werden der p-FET 22 und der n-FET 25 gesperrt, so daß der Leseverstärker deaktiviert wird.
Wenn das Ausgleichssignal Φ E zu steigen beginnt und der n-FET 12 zur Zeit t 12 durchschaltet, werden die Bitleitungen 2 und 7 elektrisch miteinander verbunden, so daß Ladungen von der Bitleitung 2 mit höherem Potentialpegel zur Bitleitung 7 mit niedrigerem Potential­ pegel wandern und damit die Potentiale auf den Bitleitungen 2 und 7 ungefähr zum Zeitpunkt t 13 gleich der Vorladespannung V B (= Vcc/2) werden. Zur selben Zeit bewirkt das Sperren des p-FET 22 und des n-FET 25 eine Verschiebung der Ladung zwischen der ersten und zweiten Signalleitung 14, 17 im Zustand hoher Impedanz. Damit erreichen die Potentialpegel auf den Signalleitungen 14 und 17 die Werte Vcc/2 + |V TP| bzw. Vcc/2 - V TN. Hier bedeutet V die Schwellen­ spannung der p-FETs 18 und 19.
Wenn das Vorladesignal Φ P zum Zeitpunkt t 14 zu steigen beginnt, beginnen die n-FETa 9, 10, 26, 27 und 28, zu leiten. Wenn das Vor­ ladesignal Φ P zum Zeitpunkt t 15 den "H"-Pegel der Versorgungs­ spannung Vcc erreicht, schalten die n-FETs 9, 10, 26, 27, und 28 alle durch. Entsprechend wird die Vorladespannung V B auf die Bit­ leitungen 2 und 7 übertragen und auch die Signalleitungen 14 und 17 werden miteinander über den n-FET 28 verbunden. Ferner werden deren jeweilige Potentiale ausgeglichen und eine vorbestimmte Vorladespannung V B wird über die n-FETs 26 und 27 übertragen. Folglich erreichen die Potentiale auf der ersten und zweiten Signalleitung 14, 17 beide den Wert Vcc/2.
Diese Verschiebung des Vorladesignales Φ P auf den "H"-Pegel bewirkt zur Vorbereitung auf die nächste Leseoperation eine Stabilisierung der Potentiale auf den Bitleitungen 2 und 7 und den Signalleitungen 14 und 17.
Der oben beschriebene DRAM ist hauptsächlich in Hauptspeicherein­ richtungen von Klein- und Großcomputern eingesetzt worden. Aufgrund der Reduktion des Preises pro Bit, begleitet mit einer erhöhten Speicherkapazität des DRAM, ist der DRAM mit vermindertem Preis pro Bit auch im Bereich der Tondatenverarbeitung, z.B. Aufnahmen für automatische Antworttelefone und elektronische Taschenbücher etc., anwendbar geworden.
In einem derartigen Bereich werden im allgemeinen Batterien zur Spannungsversorgung verwendet. In diesem Fall ergeben z.B. drei in Reihe geschaltete 1,5 V-Batterien 4,5 V als Spannungsversorgung. Da der oben beschriebene Standard-DRAM normalerweise einen TTL- Schaltkreis (TTL = Transistor-Transistor-Logikschaltkreis mit bipolarem Transistor) als externen Schaltkreis verwendet, wird der DRAM mit einer Versorgungsspannung von 5 V entworfen, um seine Verträglichkeit mit dem TTL-Schaltkreis zu verbessern. Dies bedeutet, daß verschiedene Spezifikationswerte des DRAM mit einer Betriebs­ versorgungsspannung von 5 V gewählt werden und die Parameter von jedem der Elemente, die den DRAM bilden, für eine Betriebsversor­ gungsspannung von 5 V entworfen werden.
Falls die Betriebsversorgungsspannung des DRAMs 4,5 V beträgt, die durch Serienschaltung von drei Batterien erhalten wird, existiert bereits eine Differenz von 0,5 V zwischen diesem Wert und dem Entwurfswert von 5 V. Wenn die Batterien als Betriebsspannungsver­ sorgung verwendet werden, sollte beachtet werden, daß ein Spannungsabfall aufgrund der Batterielebensdauer auftreten kann, so daß im allgemeinen in Betracht gezogen werden sollte, daß die Spannung der Trockenbatterien von 1,5 V auf 1,2 V fällt.
Falls die Spannung einer jeden Batterie 1,2 V ist, beträgt die Ver­ sorgungsspannung 3,6 V. Das heißt, daß der DRAM derart entworfen werden muß, daß der DRAM selbst bei einer Versorgungsspannung von 3,6 V normal arbeitet, damit dieser DRAM auch im Bereich der Tonsig­ nalverarbeitung, bei dem Batterien als Betriebsspannungsversorgung verwendet werden, ausreichend arbeitet.
Es werden zwei Faktoren für die Tatsache angegeben, daß die zur Zeit verwendeten DRAMs bei einer niedrigeren Spannung nicht arbeiten bzw. die Betriebszuverlässigkeit erheblich eingeschränkt ist. Der eine hängt mit der Notwendigkeit schneller Operationen zusammen. Bei einem Standard-DRAM beträgt zum Beispiel die geforderte normale Zugriffszeit (die erforderliche Zeitspanne zwischen Zuführen einer Adresse bis zum Lesen oder Schreiben gültiger Daten) 80-120 ns, bzw. die geforderte Zykluszeit (die Zeitspanne vom Aktivieren des Signales RAS bis zum Zeitpunkt, zu dem das Dateneinschreiben/aus­ lesen aus einer Speicherzelle beendet ist und der DRAM wieder in einen Wartezustand ist) 160-220 ns.
Die Betriebsgeschwindigkeit des DRAM ändert sich in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung. Die Zugriffszeit (Zykluszeit) erhöht sich mit sinkender Versorgungsspannung und daher können die oben geforderten Zeiten nicht erfüllt werden. Im Falle eines DRAM mit einer Betriebsversorgungsspannung von 5 V und einer Zugriffszeit von 100 ns erhöht sich z.B. die Zugriffszeit auf 150 ns, wenn sich die Versorgungsspannung auf 3,6 V vermindert.
Die andere Tatsache ist, daß sich die Auslesespannung aus einer Speicherzelle vermindert, wenn die Versorgungsspannung absinkt, so daß die Speicherzellendaten nicht normal verstärkt werden können.
Im allgemeinen tritt ein Problem bezüglich der Zugriffszeit (Zyklus­ zeit) bei einer Versorgungsspannung um 4,5 V auf, während ein Problem bezüglich der Verstärkung der Speicherzellendaten um 4,0 V der Versorgungsspannung auftritt.
Damit ist es schwierig, einen herkömmlichen DRAM auf einen Bereich mit niedrigerer Versorgungsspannung anzuwenden, bei dem Batterien zur Spannungsversorgung verwendet werden, wie z.B. im Bereich der Tondatenverarbeitung.
In der JP 62-2 32 796 ist eine Konfiguration beschrieben, bei der verschiedene Versorgungsspannungen an das Gate eines Leseverstärker­ treiber-FET angelegt werden um die Betriebsgeschwindigkeit des Leseverstärkers zu verändern. In dieser Druckschrift wird eine externe Versorgungsspannung, die an das Gate des Leseverstärker­ treiber-FET angelegt ist, in Abhängigkeit von der Kapazität der Speicherzelle verändert, um Schwankungen der Speicherzellenkapazität aufgrund von Prozeßparametern auszugleichen. Es wird daher voraus­ gesetzt, daß sich die Betriebsversorgungsspannung auf einem festen Pegel befindet und die Leseverstärker-Aktivierungszeit unverändert bleibt. Falls die Betriebsspannungsversorgung eine kleine Nenn­ spannung aufweist, vermindert sich folglich der Betriebsrahmen und damit können die oben beschriebenen Probleme des herkömmlichen DRAM nicht eliminiert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen DRAM zu schaffen, der einfach eine verminderte Versorgungsspannung verarbeitet. Ferner soll ein DRAM geschaffen werden, der in einem weiten Bereich der Versorgungs­ spannung betrieben werden kann. Weiterhin soll ein DRAM geschaffen werden, der normal arbeitet, selbst wenn eine Mehrzahl von Nenn­ spannungen als Versorgungsspannung gesetzt werden. Es soll ferner ein DRAM geschaffen werden, der verschiedene Nennspannungen der Versorgungsspannung durch eine Änderung der Zugriffszeit verarbeitet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen DRAM zu schaffen, der eine Änderung der Nennwerte einer Versorgungsspannung durch Änderung der Aktivierungszeitabstimmung bzw. der Aktivierungstaktung und/oder der Betriebsgeschwindigkeit eines Leseverstärkers in Abhängigkeit von den Nennwerten der Versorgungsspannung verarbeitet. Ferner soll ein Verfahren bereitgestellt werden zum entsprechenden Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff, selbst wenn der Nennwert der Versorgungsspannung geändert wird.
Ein DRAM in Übereinstimmung mit der Erfindung umfaßt eine Schaltung, die von einem extern angelegten Steuersignal abhängig ist, das eine wenigstens die Betriebsgeschwindigkeit oder die Zeitabstimmung bzw. Betriebstaktung des Leseverstärkers definiert, und eine zweite Schaltung, die von einem Leseverstärkeraktivierungssignal und der Ausgabe der den Betrieb definierenden Schaltung abhängig ist, um den Leseverstärker entsprechend der definierten Operationsge­ schwindigkeit und/oder der Zeitabstimmung zu betreiben.
Ein DRAM in Übereinstimmung mit der Erfindung umfaßt eine Schaltung zum Erfassen einer extern angelegten Betriebsversorgungsspannung, einen Schaltkreis, der von der Ausgabe der Spannungserfassungs­ schaltung abhängig ist, zum Definieren von wenigstens der Betriebs­ geschwindigkeit oder der Zeitabstimmung des Leseverstärkers, und einen Schaltkreis, der von der Ausgabe der die Operation definieren­ den Schaltung und dem Leseverstärker-Aktivierungssignal abhängig ist, zum Betreiben des Leseverstärkers mit einer vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit und Zeitabstimmung.
Ein Verfahren zum Betreiben des DRAM in Übereinstimmung mit der Erfindung umfaßt einen Schritt der Änderung der Aktivierungs-Zeit­ abstimmung bzw. der Aktivierungstaktung und/oder der Lesegeschwin­ digkeit (der Betriebsgeschwindigkeit des Leseverstärkers) des Leseverstärkers in Abhängigkeit von einem Nennwert der Betriebsver­ sorgungsspannung.
Die Schaltung zum Definieren des Betriebes in Übereinstimmung mit der Erfindung definiert wenigstens die Betriebsgeschwindigkeit oder die Zeitabstimmung des Leseverstärkers in Abhängigkeit von der Betriebsversorgungsspannung. Es ist bekannt, daß mit einer Vermin­ derung der Lade/Entladegeschwindigkeit beim Betrieb des Lesever­ stärkers die Empfindlichkeit des Leseverstärkers erhöht wird. Da ferner der Startzeitpunkt des Lesens verzögert wird, wird der Wert der ausgelesenen Spannung größer. Falls entweder die Betriebsge­ schwindigkeit oder die Zeitabstimmung des Leseverstärkers in Abhängigkeit vom Nennwert der Versorgungsspannung veränderbar gemacht wird, wird daher die Empfindlichkeit des Leseverstärkers und/oder die Lesespannung verbessert, selbst mit einer verminderten Betriebsversorgungsspannung. Damit kann zuverlässiges Lesen und Verstärken der Speicherzellendaten erzielt werden, so daß ein normal funktionierender DRAM erhalten werden kann, selbst wenn eine Mehrzahl von Nennspannungen als Versorgungsspannungen gesetzt werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm der gesamten Konfiguration eines herkömmlichen DRAM;
Fig. 2 ein schematische Diagramm der Konfiguration eines Speicher­ zellenfeldbereiches und dazugehörender Schaltkreise des herkömmlichen DRAM;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Konfiguration eines Paares von Bit­ leitungen und eines dazugehörenden Leseverstärkers, sowie die Konfiguration eines Leseverstärker-Treiberschalt­ kreises detailliert zeigt;
Fig. 4 ein Signaldiagramm zur Darstellung einer Operation der in Fig. 3 gezeigten Schaltkreiskonfiguration;
Fig. 5 ein Diagramm, das im Detail eine vergrößerte Betriebssig­ nalform beim Lesen der Speicherzellendaten beim Betrieb der in Fig. 3 dargestellten Schaltkreiskonfiguration zeigt;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines wesentlichen Bereiches eines DRAM in Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, das ein Beispiel der detaillierten Konfigu­ ration des in Fig. 6 gezeigten Leseverstärker-Treiber­ schaltkreises darstellt;
Fig. 8 ein Diagramm, das ein anderes Beispiel der detaillierten Konfiguration des in Fig. 6 gezeigten Leseverstärker- Treiberschaltkreises zeigt;
Fig. 9 ein schematisches Diagramm, das die Potentialänderung in einer Leseverstärker-Aktivierungssignalleitung bei langsamerem Betrieb des Leseverstärkers darstellt;
Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen einem Steuersignal (Definitionssignal für die Leseverstärker- Zeitabstimmung/Geschwindigkeit) und einer Versorgungs­ spannung, wenn Nennwerte der Versorgungsspannung und die Betriebsgeschwindigkeit und/oder die Betriebszeitabstimmung des Leseverstärkers jeweils entsprechend dem Betriebsmodus verändert werden;
Fig. 11 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Schalt­ kreiskonfiguration zur Realisierung der in Fig. 10 gezeigten Betriebssignalform;
Fig. 12 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispieles der detaillierten Konfiguration eines in Fig. 11 gezeigten Schaltsignal-Erzeugungsschaltkreises;
Fig. 13 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispieles der detaillierten Konfiguration eines in Fig. 11 gezeigten Zeitabstimmungs-Erfassungsschaltkreises;
Fig. 14 und 15 Diagramm der Signalform zur Darstellung des Betriebes des in Fig. 13 gezeigten Zeitabstimmungs- Erfassungsschaltkreises; Fig. 14 ist ein Diagramm der Signalform im Falle einer normalen Operation (die Versor­ gungsspannung beträgt 5 V) und Fig. 15 ist ein Diagramm der Signalform zur Darstellung der Operation bei einer niedrigeren Versorgungsspannung; und
Fig. 16 ein schematisches Diagramm der gesamten Konfiguration eines DRAM in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführung der Erfindung.
Zuerst wird nun ein Prinzip zur Unterstützung der Erfindung be­ schrieben, bevor die Ausführungen der Erfindungen erläutert werden.
Hochgeschwindigkeitsbetrieb ist im Bereich der oben genannten Ton­ signalverarbeitung mit einer Trockenbatterie als Spannungsquelle nicht in dem Maße gefordert, wie im Computer-Bereich. Im Normalfall können im Bereich der Tondatenverarbeitung die gewünschten Funktionen durch eine Zugriffszeit (Zykluszeit) von 1-10 µs ausreichend erzielt werden. Daher werden Hindernisse für die niedrigere Versor­ gungsspannung aufgrund der Zugriffszeit (Zykluszeit) im Bereich der Tondatenverarbeitung vermieden.
Das nächste Problem mit der Verminderung der Versorgungsspannung des DRAM ist die Verstärkung der Speicherzellendaten. Diese Problem hängt jedoch mit dem oben genannten Hochgeschwindigkeitsbetrieb des DRAM zusammen, so daß das Problem der Verstärkung der Speicherzellen­ daten wie folgt gelöst werden kann, wenn ein Hochgeschwindigkeits­ betrieb nicht erforderlich ist. Um das Prinzip der Erfindung voll­ kommen zu verstehen, muß zuerst die Leseoperation vom Zeitpunkt t 3 bis zum Zeitpunkt t 5 im Betriebssignaldiagramm der Fig. 4 im Detail beschrieben werden.
Fig. 5 zeigt ein vergrößertes Betriebssignal vom Zeitpunkt t 3 bis zum Zeitpunkt t 5. Die Operationen zum Anheben des Pegels auf der Bitleitung 2 auf das Versorgungspotential Vcc sind in Fig. 2 der Einfachheit halber nicht beschrieben. Für den Fall, daß eine Lese­ operation auch für die Operation des Hochziehens des Bitleitungs­ pegels auf den Pegel der Versorgungsspannung Vcc ausgeführt wird, ist jedoch dieselbe Diskussion wie im folgenden gültig.
Bezüglich der Fig. 5 beginnt das Wortleitungs-Treibungssignal Rn zum Zeitpunkt t 3 zu steigen und der n-FET 5 beginnt dann leitend zu werden, wenn zum Zeitpunkt t 3′ der Potentialpegel des Signales um die Schwellenspannung V TN des n-FET 5 höher als das Potential der Bitleitung 2 wird. Entsprechend beginnt eine Ladung vom Speicher­ knoten 4 zur Bitleitung 2 zu fließen und das Potential auf der Bit­ leitung 2 beginnt zu steigen. Mit dem Ansteigen des Wortleitungs- Treibungssignales Rn wird der n-FET 5 weiter leitend gemacht (er schaltet nämlich vollkommen durch) und das Potential auf der Bit­ leitung 2 steigt weiter an. Das Potential auf der Bitleitung 2 steigt mit fortschreitender Zeit an und steigt schließlich auf einen Pegel, der um eine Spannung Δ V 1, die durch den folgendenden Wert dargestellt wird, höher ist als die Vorladespannung.
Δ V 1=C 6 · Vcc/2 (C 6+C 20) (1)
Es ist zu bemerken, daß im Betriebssignaldiagramm in Fig. 5 das Potential auf der Bitleitung 2 größer dargestellt ist als dasjenige der anderen Signale, um die Änderung des Potentiales deutlicher darzustellen.
Im oben angegebenen Ausdruck (1) stellt C 6 den Kapazitätswert des Speicherkondensators C 6 dar, C 20 die parasitäre Kapazität 20 der Bitleitung 2 und Vcc die Versorgungsspannung.
Wenn das Leseverstärker-Aktivierungssignal Φ S zu steigen beginnt und sein Pegel um den Schwellenwert V TN des n-FET 25 zum Zeitpunkt t 4 angestiegen ist, beginnt der n-FET 25 zu leiten und das Potential auf der Signalleitung 17 zum Zeitpunkt t 4′ zu fallen.
Wenn das Potential auf der Signalleitung 17 zum Zeitpunkt t 4 auf einen um den Schwellenwert V TN des n-FET 19 niedrigeren Pegel als Vcc/2 fällt, beginnt der Leseverstärker 50 mit einer Verstärkungs­ operation. In diesem Fall ist das Potential auf der Seite der Bit­ leitung 2 um Δ V 1′ höher als Vcc/2, während das Potential auf der Seite der Bitleitung 7 Vcc/2 beträgt. Daher ist das Potential auf der Bitleitung 2 um den Wert Δ V 1′ höher als das Potential auf der Bitleitung 7. Aufgrund der Verstärkung der Spannungsdifferenz durch den aktivierten Leseverstärker 50 wird das Potential auf der Bit­ leitung 7 über den n-FT 19 entladen und fällt entsprechend dem Abfall des Potentiales auf der Signalleitung 17 auf den Wert 0 V zum Zeitpunkt t 5. Dies bedeutet, daß die kleine Spannungsdifferenz Δ V 1′, vom Leseverstärker 50 verstärkt wird.
Der springende Punkt bei dieser Operation ist, wie eine große Spannungsdifferenz Δ V 1′ zum Zeitpunkt T 4′′ sichergestellt werden kann, um die Operation des Leseverstärkers 50 zu starten. Wenn die Spannungsdifferenz (die Auslesespannung der Speicherzellendaten) Δ V 1′ klein ist, führt der Leseverstärker eine fehlerhafte Operation durch.
Ein idealer Verstärkungszustand wird für den Fall erhalten, daß die beiden parasitären Kapazitäten 20 und 21 der Bitleitungen 2 und 7 denselben Wert aufweisen, das von anderen Bitleitungen in die Bit­ leitungen 2 und 7 eingekoppelte Rauschen dasselbe ist und der n-FET 18 und der n-FET 19 dieselben elektrischen Parameter (Schwellen­ spannung) besitzen. In diesem Fall kann der Leseverstärker 50 selbst eine extrem kleine Spannungsdifferenz von z.B. 1 mV normal lesen und verstärken. Solche Anforderungen für einen idealen Verstärkungszu­ stand werden in der Praxis jedoch nicht erfüllt, sondern es tritt ein etwas unausgeglichener Zustand auf, so daß eine Potentialdifferenz von mehreren 10 mV für den Leseverstärker 50 erforderlich ist, um die Spannungsdifferenz zu lesen und zu verstärken. Folglich ist eine gewisse Zeitspanne erforderlich zwischen dem Zeitpunkt t 3′ bis zum Zeitpunkt t 4′′, um diese erforderliche Minimalspannungsdifferenz Δ V 1, zu erhalten.
Wie oben beschrieben worden ist, wird die Eingangsspannungsdifferenz für den Leseverstärker 50 umso größer, je länger diese erforderliche Zeit ist, was zu einer stabilen Operation des Leseverstärkers 50 führt. Mit einer Verlängerung dieser Zeit wird jedoch die Zeitspanne zum Lesen von Daten aus einer Speicherzelle länger, und damit ver­ längern sich sowohl die Zugriffs- als auch die Zykluszeit. Diese erforderliche Zeit wird daher bei einem gewöhnlichen DRAM (mit einer Zugriffszeit von 80-120 ns) auf etwa 10-15 ns gesetzt.
Ferner wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 ein Fall betrachtet, bei dem die Versorgungsspannung Vcc abgesenkt ist. Wie sich aus dem Ausdruck (1) ergibt, wird die Spannungsdifferenz Δ V 1′ entsprechend kleiner, da die Spannungsdifferenz Δ V 1 der Versorgungsspannung Vcc proportional ist, so daß der Leseverstärker 50 zu fehlerhaften Operationen neigt.
Unter der Annahme, daß die Zeit zum Betreiben des Leseverstärkers 50 (die Lesestartzeit) verzögert wird, um sie auf einen Zeitpunkt zu setzen, zu dem das Potential auf der Bitleitung 2 nahe dem Endpegel liegt (das heißt, zur Zeit in Fig. 5), kann die Eingangs­ spannungsdifferenz des Leseverstärkers 50 erhöht und daher die Ver­ sorgungsspannung Vcc vermindert werden.
Falls die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t 3′′′ zum Zeitpunkt t 4′′′ innerhalb eines Zeitraumes von 50 bis 100 ns gesetzt wird, kann bei einem normalen DRAM auf der Bitleitung 2 zur Zeit t 4′′′ ein Poten­ tialanstieg Δ V 1 auf nahezu den endgültigen Pegel auftreten. Eine derart lange Zeitspanne ist bei der Anwendung eines normalen DRAM nicht erlaubt. Falls dieser jedoch wie oben beschrieben im Bereich der Tondatenverarbeitung mit einer niedrigeren Versorgungsspannung verwendet wird, ist die geforderte Zugriffszeit (Zykluszeit) in der Größenordnung von einer Mikrosekunde, so daß selbst dann kein Problem auftritt, wenn die Zeitspanne vom Zeitpunkt t 3′ zum Zeitpunkt t 4′′′ auf 50-100 ns gesetzt wird. Damit kann die gewünschte Zuverlässig­ keit vollständig erreicht werden.
Die Beziehung zwischen den Spannungsdifferenzen Δ V 1 und Δ V 1′ wird nun weiter detailliert beschrieben. Bei einem DRAM wird die Zeit t 4′′ im allgemeinen auf eine Zeit gesetzt, zu der die Spannungs­ differenz Δ V 1′ einen Wert von 70-80% der Spannungsdifferenz Δ V 1 erreicht. Die Leseoperation des Leseverstärkers 50 beginnt zur Zeit t 4′′. Eine Verzögerung der Zeit t 4′′ auf die Zeit t 4′′′ bedeutet, daß die für die Sicherstellung derselben Eingangsspannungsdifferenz erforderliche Versorgungsspannung auf 70-80% vermindert werden kann. Dies bedeutet, daß eine Versorgungsspannung von 3,5-4,0 V als 70-80% der Versorgungsspannung von 5 V erhalten wird. Für den Fall, daß Batterien als Spannungsquelle verwendet werden, wird es daher möglich, Lesen und Verstärken der Speicherzellendaten ohne jeden Fehler durchzuführen, falls der Start der Leseoperation des Leseverstärkers auf den Zeitpunkt t 4′′′ gesetzt wird.
Für den oben beschriebenen Fall der niedrigeren Versorgungsspannung kann eine Lösung des Problems, das das zuverlässige Lesen und Ver­ stärken der Speicherzellendaten betrifft, durch eine Zeitverzögerung der Aktivierung des Leseverstärkers erreicht werden, dies ist jedoch noch nicht ausreichend.
Eine verbesserte Methode des zuverlässigen Lesens und Verstärkens der Speicherzellendaten ist die Verbesserung der Empfindlichkeit des Leseverstärkers 50 durch Reduktion der Abfallgeschwindigkeit des Potentiales des Signales 17, wie durch die unterbrochene Linie A in Fig. 5 angedeutet. Die unterbrochene Linie des Potentiales auf der Signalleitung in Fig. 5 gibt die Potentialänderung an, die auftritt, wenn die Lesestartzeit des Leseverstärkers auf den Zeit­ punkt t 4′′′ gesetzt wird. Es ist allgemein bekannt, daß die Empfindlichkeit des Leseverstärkers 50 durch eine Verminderung der Abfallgeschwindigkeit des Potentiales auf der Signalleitung 17 (s. Nikkei Electronics vom 8. Januar 1979, S. 110-133) ver­ bessert wird. Daher erlaubt die Reduktion der Abfallgeschwindigkeit des Potentiales auf der Signalleitung 17 und die Reduktion der Betriebsgeschwindigkeit des Leseverstärkers eine verbesserte Empfindlichkeit des Leseverstärkers und einen Abfall der Versor­ gungsspannung auf 3,6 V. Mit einer Verminderung der Abfallgeschwin­ digkeit des Potentiales wird die Empfindlichkeit des Leseverstär­ kers weiter verbessert. Die Empfindlichkeit wird jedoch bei einer Abfallgeschwindigkeit, die einer Zeitspanne von etwa 100 ns vom zwischen Startzeitpunkt und Endzeitpunkt entspricht, erheblich gesättigt. Diese Erfindung wurde gemacht, um die verminderte Ver­ sorgungsspannung des DRAM in Übereinstimmung mit der oben beschrie­ benen Methode zu verarbeiten. Die Ausführungen der Erfindung werden im weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Die in Fig. 6 gezeigte Konfiguration stellt nur einen Schaltkreis­ bereich zum Treiben des Leseverstärkers dar. Bezüglich der Fig. 6 umfaßt der DRAM einen Schaltkreis 200 zum Definieren der Leseopera­ tionsgeschwindigkeit und einen Leseverstärker-Treiberschaltkreis 210.
Der Schaltkreis 200 zum Definieren der Leseoperationsgeschwindigkeit ist von einem extern über einen Anschluß 220 angelegten Geschwindig­ keitsinstruktionssignal A abhängig zum Erzeugen von Signalen C und C′ zum Definieren von wenigstens der Operationsgeschwindigkeit und der Operationszeitabstimmung des Leseverstärkers SA. Das Instruk­ tionssignal A für die Operationsgeschwindigkeit wird entsprechend den Nennwerten einer externen Versorgungsspannung, die an eine Anschlußfläche PA angelegt ist, extern angelegt, und definiert die Operationsgeschwindigkeit und die Zeitabstimmung des Leseverstärkers in Übereinstimmung mit den Nennwerten dieser Versorgungsspannung.
Der Leseverstärker-Treiberschaltkreis 210 treibt den Leseverstärker SA in Abhängigkeit von einem Leseverstärker-Aktivierungssignal Φ SO , das zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (der durch Verzögerung des Signales um eine vorbestimmte Zeitspanne gebildet wird) von einem peripheren Schaltkreis CG zur Steuersignalerzeugung erzeugt wird, und den Definitionssignalen C und C′ für die Operationsge­ schwindigkeit und die Zeitabstimmung vom Schaltkreis 200 zur Definition der Leseoperationsgeschwindigkeit. Der Leseverstärker SA wird zum durch die Definitionssignale C und C′ definierten Zeitpunkt aktiviert und arbeitet mit einer definierten Operations­ geschwindigkeit.
Bezüglich der Fig. 7 umfaßt der Leseverstärker-Treiberschaltkreis 210 ein UND-Gatter G 1 zum Empfangen des Definitionssignales C vom Schaltkreis 200 zur Definition der Operationsgeschwindigkeit und des Leseverstärker-Aktivierungssignales Φ SO , einen Verzögerungs­ schaltkreis 100 zum Verzögern des Leseverstärker-Aktivierungssig­ nales Φ SO um eine vorbestimmte Zeitspanne, und ein UND-Gatter G 2 zum Empfangen des Operationsdefinitionssignales C′ und des Lese­ verstärker-Aktivierungssignales Φ′ SO vom Verzögerungsschaltkreis 100. Es ist eine Signalleitung mit n-FETs 25 und 25′ zum Aktivieren des Leseverstärkers 50 geschaffen. Das Gate des n-FET 25 wird mit einem ersten Leseverstärker-Treibersignal Φ S vom UND-Gatter G 1 und das Gate des n-FET 25′ mit einem zweiten Leseverstärker-Treiber­ signal Φ′ S vom UND-Gatter G 2 beaufschlagt. Nun wird eine Operation beschrieben.
Das Definitionssignal C erreicht "1", wenn die Versorgungsspannung von 5 V an die Anschlußfläche PA angelegt wird, während das Defini­ tionssignal C′ dann "1" erreicht, wenn der Nennwert der Versorgungs­ spannung unter 5 V liegt. Bei einer Operation mit Standardversor­ gungsspannung (Vcc = 5 V) ist das Definitionssignal C gleich "1" und das Definitionssignal C′ gleich "0". In diesem Fall wird das UND-Gatter in einem Anschaltzustand gehalten, während sich das UND-Gatter G 2 in einem Abschaltzustand befindet. Wenn das Lesever­ stärker-Aktivierungssignal Φ SO vom peripheren Schaltkreis CG für die Steuersignalerzeugung bei einer normalen Zeitabstimmung erzeugt wird, wird das Leseverstärker-Treibersignal Φ S daher über das UND-Gatter G 1 mit einer normalen Zeitabstimmung erzeugt und der n-FET beginnt, leitend zu werden, und entsprechend wird der Lese­ verstärker 50 aktiviert, um Lese- und Verstärkungsoperationen der Speicherzellendaten auszuführen.
Wenn der Nennwert der an die Anschlußfläche PA angelegten Versor­ gungsspannung niedrig ist (Vcc < 5V) geht das Definitionssignal C auf "0" und das Definitionssignal C′ auf "1". Entsprechend wird das UND-Gatter G 1 in einem Abschaltzustand und das UND-Gatter G 2 in einem Anschaltzustand gehalten. Daher beginnt der n-FET 25′ in Abhängigkeit vom vom Verzögerungsschaltkreis 100 erzeugten und verzögerten Leseverstärker-Treibersignal Φ′ SO , leitend zu werden, wodurch die Lese- und Verstärkungsoperation des Leseverstärkers 50 ausgeführt wird. In diesem Fall bewirkt der Verzögerungsschaltkreis 100 eine Verzögerungszeit von 50-100 ns. Daher wird eine differen­ tielle Verstärkung des Potentiales zwischen den Bitleitungen in entsprechenden Paaren, d.h., eine Verstärkung der Speicherzellen­ daten, ausgeführt, nachdem eine ausreichende Zeit seit der Auswahl einer Speicherzelle verstrichen ist. Damit führt der Leseverstärker 50 eine stabile Operation durch, selbst wenn der Nennwert der Versorgungsspannung klein ist, so daß ein korrektes Lesen und Ver­ stärken der Speicherzellendaten ausgeführt werden kann.
In diesem Fall ist der "H"-Pegel der von den UND-Gattern G 1 und G 2 erzeugten Leseverstärker-Aktivierungssignale Φ S und Φ′ S normaler­ weise gleich dem Versorgungsspannungspegel. Wenn der Nennwert der Versorgungsspannung klein ist, befindet sich der "H"-Pegel von diesen daher auch auf einem reduzierten Potential. Falls der Nenn­ wert der Betriebsversorgungsspannung niedrig ist, wird der n-FET 25′ entsprechend etwas leitend (im Vergleich mit dem Fall, daß die Ver­ sorgungsspannung 5 V beträgt), und es ist eine längere Zeit für die Entladung der Signalleitung 17 erforderlich, so daß die Betriebsge­ schwindigkeit des Leseverstärkers 50 abnimmt und daher die Empfindlichkeit des Leseverstärkers verbessert wird. Die n-FETs 25 und 25′ sind für die den Nennwerten der Versorgungsspannung ent­ sprechende Durchführung der Entladung der Signalleitung 17 in der Konfiguration des Leseverstärker-Treiberschaltkreises der Fig. 7 geschaffen. Es ist jedoch möglich, das Treiben des Leseverstärkers entsprechend dem Nennwert der Versorgungsspannung durch die Ver­ wendung von nur einem n-FET zu erreichen. Die beschriebene Aus­ führungsform ist in Fig. 8 dargestellt.
Bezüglich der Fig. 8 umfaßt der Leseverstärker-Treiberschaltkreis 210 ein ODER-Gatter G 3 zum Empfangen der Ausgangssignale der UND- Gatter G 1 und G 2. Ein Ausgang des ODER-Gatters G 3 ist mit dem Gate des n-FET 25 verbunden. Der Verzögerungsschaltkreis 100 und die ODER-Gatter G 1 und G 2 sind in derselben Weise konfiguriert, wie in Fig. 7 gezeigt. Bei dieser Konfiguration der Fig. 7 läßt das ODER- Gatter G 3 die von den UND-Gattern G 1 und G 2 angelegten Lesever­ stärker-Treibersignale Φ S und Φ′S durch. Daher kann auch bei der in Fig. 8 gezeigten Konfiguration die Betriebszeitabstimmung (bzw. Taktung) des n-FET 25 in Abhängigkeit von den Nennwerten der Ver­ sorgungsspannung geändert werden, was zu denselben Effekten wie denen der in Fig. 7 gezeigten Konfiguration führt.
Ferner wird bei den in den Fig. 7 und 8 gezeigten Konfigurationen nur eine Kontrolle über die Startzeit zum Treiben des Leseverstär­ kers betrachtet. Es kann jedoch ein Verfahren zum weiteren Ver­ mindern der Sinkgeschwindigkeit des Potentiales auf der Signal­ leitung 17 zu diesen Konfigurationen hinzugefügt werden, wie unten beschrieben wird. Für solche Konfigurationen kann die in Fig. 2 gezeigte Konfiguration mit einem n-FET 25′ mit großem Widerstand verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Entladung der Signal­ leitung durch diesen zu vermindern.
Für den Fall, daß die verminderte Versorgungsspannung nur durch Verändern der Sinkgeschwindigkeit des Potentiales auf der Signal­ leitung 17 behandelt wird, kann eine solche Konfiguration mit erhöhtem Widerstand des n-FET 25′ ohne den Verzögerungsschaltkreis 100 aus Fig. 7 verwendet werden. Falls die erforderliche Zeit zum Entladen der Signalleitung 17 z.B. 100 ns beträgt, ist die Größen­ ordnung des Widerstandes des n-FET 25′ in diesem Fall 100 kΩ. Durch diese Konfiguration wird die Entladegeschwindigkeit der Signal­ leitung 17 vermindert, wie durch die unterbrochene Linie B in Fig. 9 dargestellt, so daß eine verbesserte Empfindlichkeit des Lesever­ stärkers 50 und eine stabile Operation des Leseverstärkers erreicht werden kann.
Für die Einrichtung zum Zuführen der Definitionssignale C und C′ wird eine einfache Methode betrachtet, bei der ein reservierter externer Anschluß auf dem Halbleiterchip CH gebildet ist, um ein Signal A für die Änderung der Operationsgeschwindigkeit und der Zeitabstimmung in Abhängigkeit von den Nennwerten der Versorgungs­ spannung zuzuführen. Entsprechend diesem Verfahren ist der Lesever­ stärker 200 z.B. aus Invertern zweier kaskadenartig verbundener Stufen gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Definitionssignale C und C′ können durch Abnehmen der Ausgangssignale von jedem der Inverter der zwei Stufen erhalten werden.
Die vorhergehende Beschreibung zeigt ein derartiges Verfahren, bei dem der Nennwert der Versorgungsspannung zuerst gesetzt wird, wodurch korrekte Datenlese/schreiboperationen des DRAM in Abhängig­ keit von diesem gesetzten Wert der Versorgungsspannung ausgeführt werden. Für den Fall jedoch, daß der DRAM als Speichereinrichtung für einen allgemeinen Computer verwendet wird, wird der DRAM manchmal nur zum Halten der Daten mit Ausnahme beim Datenlesen/Datenschreiben verwendet. Dies bedeutet, daß der DRAM in diesem Fall nur eine Auffrischungsoperation durchführt. Die Zykluszeit für diese Auf­ frischungsoperation wird normalerweise auf 15,6µs gesetzt und dies erfordert keine schnelle Operation. Während der Auffrischzyklen, die wie oben beschrieben keine schnelle Operation erfordern, können die verzögerte Operationszeitabstimmung und die verminderte Operations­ geschwindigkeit des Leseverstärkers eine verminderte Versorgungs­ spannung erlauben und zu einer verminderten Leistungsaufnahme des Speichersystems beitragen. Dies bedeutet, daß die verminderte Lei­ stungsaufnahme durch Veränderung der Versorgungsspannung entsprechend dem Operationsmodus′ des DRAM und damit durch eine Veränderung der Operationszeitabstimmung und der Operationsgeschwindigkeit des Leseverstärkers in Abhängigkeit von der veränderten Versorgungs­ spannung realisiert werden kann. Im weiteren wird die entsprechende Konfiguration beschrieben. Die Fig. 10 stellt die Beziehung zwischen einem Steuersignal und der Versorgungsspannung in einer Konfigura­ tion dar, bei der die Nennwerte der Versorgungsspannung entsprechend dem Operationsmodus′ und damit entsprechend auch die Arbeitsge­ schwindigkeit und die Zeitabstimmung des Leseverstärkers verändert werden.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, werden normale Datenlese/schreibopera­ tionen in der Zeit T 0- T 1 ausgeführt. Diese Operationen müssen mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden, so daß die Versor­ gungsspannung Vcc auf 5 V gesetzt wird und entsprechend sind die Definitionssignale C′ und C auf "0" bzw. "1" gesetzt. Ferner arbeitet auch der Leseverstärker mit hoher Geschwindigkeit.
Während der Zeitspanne T 1- T 2 findet nur eine Datenhalteoperation statt. Bei dieser Operation werden die Definitionssignale C′ und C kurz vor dem Zeitpunkt T 1 auf "1" bzw. "0" gesetzt, so daß der Lese­ verstärker mit einer niedrigeren Geschwindigkeit arbeitet, und dann fällt die Versorgungsspannung Vcc auf 3,6 V. Entsprechend wird der DRAM für eine niedrigere Versorgungsspannung betriebsbereit gemacht und arbeitet daher mit verminderter Leistungsaufnahme.
Wenn das normal Datenlesen/Datenschreiben ab dem Zeitpunkt T 2 erneut ausgeführt wird, wird die Versorgungsspannung Vcc kurz vor dem Zeitpunkt T 2 von 3,6 V auf 5 V angehoben und dann werden die Defini­ tionssignale C′ und C auf "0" bzw. "1" gesetzt, was zu einer schnellen Operation des Leseverstärkers führt.
Zu diesem Zeitpunkt müssen die Signale C und C′ zum Definieren der Operationsgeschwindigkeit/Zeitabstimmung des Leseverstärkers ent­ sprechend dem Betriebsmodus′ des DRAM erzeugt werden. Obwohl die Änderung der Nennwerte der Versorgungsspannung extern erfolgt, z.B. durch eine (nicht dargestellte CPU), wird ein Signal zum Zuführen eines Taktsignales, um den Betrieb des Leseverstärkers umzuschalten, in ähnlicher Weise in Abhängigkeit vom Signal zum Definieren dieses Operationsmodus′ erzeugt. Die Fig. 11 zeigt eine Konfiguration zum Umschalten des Zustandes der Signale C und C′ zum Definieren der Operation des Leseverstärkers entsprechend dem Operationsmodus′ des DRAM wie oben beschrieben worden ist.
Bezüglich der Fig. 11 empfängt ein Taktsignal-Erfassungsschaltkreis bzw. ein Zeitabstimmungs-Erfassungsschaltkreis 130 ein über einen Eingangsanschluß 81 angelegtes Spaltenadreß-Abtastsignal , ein über einen externen Anschluß 82 angelegtes Zeilenadreß-Abtastsignal und ein über einen externen Anschluß 83 angelegtes Schreibsignal , um ein Signal T zum Definieren des Operationsmodus′ entsprechend der Zeitabstimmung bzw. Taktung der empfangenen Signale zu erzeugen.
Der Zeitabstimmungs-Erfassungsschaltkreis 130 erzeugt ein Modus­ instruktionssignal T, falls die Übertragungs-Zeitabstimmungen des Spaltenadreß-Abtastsignales , des Zeilenadreß-Abtastsignales und des Schreibsignales von der normalen Zeitabstimmung bzw. Taktung abweichen. Für den Fall, daß das Schreibsignal und das Zeilenadreß-Abtastsignal nachdem das Spaltenadreß-Abtastsignal auf den "L"-Pegel gefallen ist, beide auf den "L"-Pegel fallen, wird das Instruktionssignal T erzeugt. Für eine andere Zeitabstimmung wird z.B. das Signal T bei einer automatischen Auffrischungsopera­ tion in einem Zustand erzeugt, bei dem das vor dem und Schreibsignal auftritt. Ein Schaltsignal-Erzeugungsschaltkreis 120 erzeugt die Definitionssignale C und C′ in Abhängigkeit vom Modus­ instruktionssignal T des Zeitabstimmungs-Erfassungsschaltkreises 130 und einem an den externen Anschluß P 0 angelegten externen Adreß­ signal A 0. Da der externe Adreßanschluß während des Datenhalte- Operationsmodus′ unbenutzt ist, wird der Adreßeingangs-Anschluß­ stift P 0 als Eingangsanschluß für ein Definitions- und Instruktions­ signal für eine Leseverstärkeroperation verwendet. Der Schaltsignal- Erzeugungsschaltkreis 120 erzeugt die Definitionssignale C und C′ mit den Werten "0" bzw. "1" in Abhängigkeit vom Signal T, falls sich das externe Adreßsignal A 0 auf dem "H"-Pegel befindet.
Die Fig. 12 zeigt ein Beispiel der Konfiguration des in Fig. 11 dargestellten Schaltsignal-Erzeugungsschaltkreises 120. Bezüglich der Fig. 12 umfaßt der Schaltsignal-Erzeugungsschaltkreis 120 einen n-FET Q 95, einen p-FET Q 97, Inverter G 5- G 8 und einen Einzelimpuls- Erzeugungsschaltkreis 123.
Der Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 123 erzeugt einen Impuls positiver Polarität mit einer vorbestimmten Pulsbreite in Abhängig­ keit von dem über einen Anschluß 124 angelegten Modusinstruktions­ signal T. Der n-FET Q 95 schaltet in Abhängigkeit von einem Pulssignal des Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreises 123 durch und überträgt damit ein über den Anschluß P 0 angelegtes Adreßsignal A7788 00070 552 001000280000000200012000285911767700040 0002004003824 00004 17669TA< 0. Die Inverter G 5 und G 6 bilden einen Verriegelungsschaltkreis 125, um das über den n-FET Q 95 angelegte Adreßsignal A 0 zu halten. Der p-FET Q 97 schaltet durch, wenn sich das über den Anschluß 124 angelegte Instruktionssignal T für den Betriebsmodus auf dem "L"- Pegel befindet, um den Knoten N 5 im Ausgangsbereich des Verriege­ lungsschaltkreises 125 auf den Pegel der Versorgungsspannung Vcc aufzuladen. Der Ausgangsknoten N 5 des Verriegelungsschaltkreises 125 ist mit den in zwei Stufen kaskadenartig geschalteten Invertern G 7 und G 8 verbundenen. Das Definitionssignal C′ wird vom Inverter C′ und das Definitionssignal C vom Inverter G 8 ausgegeben. Nun wird der Betrieb der Schaltung beschrieben. Während des normalen Betriebes, bei dem die Versorgungsspannung Vcc 5 V beträgt, befindet sich das Signal T beim Modus für Datenlesen/ Datenschreiben auf dem "L"-Pegel. Entsprechend ist der Ausgang des Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreises 123 auf dem "L"-Pegel und der n-FET Q 95 sperrt. Währenddessen ist der p-FET Q 97 leitend, so daß der Ausgangsknoten N 5 des Verriegelungsschaltkreises 125 auf dem "H"-Pegel der Versorgungsspannung Vcc gehalten wird. Damit fällt das vom Inverter G 7 ausgegebene Definitionssignal C′ auf den "L"- Pegel, während das vom Inverter G 8 ausgegebene Definitionssignal C auf den "H"-Pegel ansteigt. Folglich arbeitet der Leseverstärker wie oben beschrieben mit hoher Geschwindigkeit. Beim Betrieb mit abgesenkter Versorgungsspannung, wie z.B. während des Datenhalte-Betriebsmodus′ ändert sich das Signal T vom "L"-Pegel zum "H"-Pegel. Ein einzelner Impuls mit positiver Polarität wird vom Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 123 in Abhängigkeit von der Änderung des Pegels des Signales T erzeugt, so daß der n-FET Q 95 durchschaltet. Andererseits sperrt der p-FET Q 97. Falls zu diesem Zeitpunkt das Adreßsignal A 0 an den externen Anschlußpin p 0 ange­ legt wird, wird das angelegte Adreßsignal A 0 in den Verriegelungs­ schaltkreis 125 eingegeben und gehalten. Wenn sich das Adreßsignal A 0 auf dem "H"-Pegel befindet, fällt das Potential am Ausgangsknoten N 5 auf den "L"-Pegel und entsprechend gehen die Definitionssignale C′ und C auf den "H"- bzw. "L"-Pegel. Folglich werden die Betriebs­ taktung und die Betriebsgeschwindigkeit des Leseverstärkers ver­ mindert. Falls sich jedoch das Adreßsignal A 0 auf dem "L"-Pegel befindet, ist der Ausgangsknoten N 5 des Verriegelungsschaltkreises 125 auf dem "H"-Pegel und die Definitionssignale C und C′ verbleiben auf dem "H"- bzw. "L"-Pegel, wodurch derselbe Zustand wie bei einer normalen Operation aufrechterhalten wird. Der Ausgangsknoten N 5 des Verriegelungsschaltkreises 125 wird in Abhängigkeit von einem Rückstellsignal RESET zurückgesetzt, das z.B. erzeugt wird, wenn die Spannungsversorgung eingeschaltet oder wieder auf 5 V zurückgestellt wird, und beim Betrieb mit 5 V Spannungsver­ sorgung und kurz nach dem Einschalten der Spannungsversorgung auf den "L"-Pegel gesetzt ist. Bezüglich der Fig. 13 umfaßt der Zeitabstimmungs-Erfassungsschalt­ kreis 130 n-FETs Q 101-Q 104, Inverter G 9-G 13, G 16 und G 17, UND- Gatter 14 und 15 und einen Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 131. Der Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 131 empfängt über den Inver­ ter G 13 ein Zeilenadress-Abtastsignal , das über einen externen Anschluß 82 angelegt wird, um einen Einzelimpuls positiver Polarität mit einer vorbestimmten Pulsbreite in Abhängigkeit von der Ver­ schiebung des Signales auf den "L"-Pegel (Verschiebung des Ausganges des Inverters Q 13 auf den "H"-Pegel) zu erzeugen. Das UND-Gatter G 14 empfängt ein Spaltenadreß-Abtastsignal und ein Schreibinstruktionssignal über entsprechende Inverter G 17 und G 16 und auch das Ausgangssignal des Einzelimpuls-Erzeugungs­ schaltkreises 131. Daher läßt das UND-Gatter G 14 den Einzelimpuls vom Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 131 durch, falls sich die Signale und beide auf dem "L"-Pegel befinden. Der n-FET Q 101 schaltet in Abhängigkeit vom Einzelimpuls OP vom UND-Gatter G 14 durch und überträgt somit das Signal vom exter­ nen Anschluß. Der n-FET Q 102 schaltet in Abhängigkeit vom Einzel­ impuls OP vom UND-Gatter G 14 durch und überträgt das über einen externen Anschluß 83 angelegte Signal . Die Inverter G 9 und G 10 bilden einen Inverterverriegelungsschaltkreis 132, um das Ausgangssignal des n-FET Q 101 zu halten. Die Inverter G 11 und G 12 bilden eine Inverterverriegelungsschaltung 133, um das Ausgangssignal des n-FET Q 102 zu halten. Das UND-Gatter G 15 empfängt die entsprechenden Ausgangssignale der Inverterverriegelungsschaltungen 132 und 133, um ein Instruktions­ signal T auszugeben. Die Inverterverriegelungsschaltungen 132 und 133 sind mit den n-FETs Q 103 bzw. Q 104 verbunden, die in Abhängigkeit vom Rückstellsignal RESET durchschalten und die entsprechenden Ausgangsknoten N 7 und N 8 auf das Massepotential setzen. Nun wird der Betrieb des in Fig. 13 gezeigten Zeitabstimmungs-Erfassungsschaltkreises bzw. Taktsignal- Erfassungsschaltkreises 130 unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben, die Betriebssignaldiagramme des Schaltkreises dar­ stellen. Zuerst schalten die n-FETs Q 103 und Q 104 in Abhängigkeit vom Rück­ stellsignal RESET kurz nach dem Einschalten der Spannungsversorgung oder erneutes Hochziehen auf 5V durch, um die Potentiale an den Knoten N 7 und N 8 auf den "L"-Pegel zu setzen. Entsprechend fällt das Signal T auf den "L"-Pegel. Wenn das an den externen Anschluß 82 angelegte Zeilenadreß-Abtast­ signal auf den "L"-Pegel abfällt, wird ein einzelner Impuls vom Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 131 erzeugt. Falls die beiden Signale und zu diesem Zeitpunkt bereits auf dem "L"-Pegel sind, wird ein einzelner Impuls OP vom UND-Gatter G 14 ausgegeben. Entsprechend schalten die n-FETs Q 101 und Q 102 durch. Als Reaktion darauf werden das Spaltenadreß-Abtastsignal und das Schreib­ instruktionssignal , die an die externen Anschlüsse 81 bzw. 83 angelegt sind, in die entsprechenden Verriegelungsschaltkreise 132 und 133 eingegeben. Bei der normalen Datenlese/schreiboperation des DRAM ist es dem Spaltenadreß-Abtastsignal nur dann erlaubt, auf den "L"-Pegel zu gehen, nachdem das Zeilenadreß-Abtastsignal auf den "L"- Pegel gefallen ist. Bei diesem normalen Datenlese/schreiboperations­ modus (wenn die Versorgungsspannung 5 V beträgt) sind das Spalten­ adreß-Abtastsignal und das Schreibsignal zur Zeit t, wenn das Zeilenadreß-Abtastsignal auf den "L"-Pegel abfällt, beide auf dem "H"-Pegel. Entsprechend wird kein Einzelimpuls OP vom UND- Gatter G 14 erzeugt, so daß die n-FETs Q 101 und Q 102 sperren. Daher werden die Ausgangsknoten N 7 und N 8 der Inverterverriegelungs­ schaltkreise 132 und 133 antsprechend dem Rückstellsignal RESET bereits auf dem "L"-Pegel gehalten. Entsprechend wird ein Signal mit "L"-Pegel vom UND-Gatter G 15 ausgegeben. Ferner verschieben sich die Signale und beim Schreiben im normalen Operationsmodus dieses Falles auf den "L"-Pegel. Falls jedoch die vom Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 131 erzeugte Puls­ breite auf eine kürzere Zeitspanne gesetzt ist als die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Signal auf den "L"-Pegel fällt, bis zum Zeitpunkt, zu dem die Signale und auf den "L"-Pegel fallen, sperren die n-FETs Q 101 und Q 102 und das Signal T verbleibt wie oben beschrieben auf dem "L"-Pegel. Bei der Operation mit verminderter Versorgungsspannung, wie z.B. beim Daten Halten, werden die Signale und vor dem Zeitpunkt t, wenn das Signal auf den "L"-Pegel fällt, auf den "L"-Pegel gesetzt, wie in Fig. 15 dargestellt. Entsprechend geht der vom Einzelimpuls-Erzeugungsschaltkreis 131 erzeugte Impuls als Reaktion auf das Abfallen des Signales durch das UND-Gatter G 14 und wird als Einzelimpuls OP an die entsprechenden Gates der n-FETs Q 101 und Q 102 übertragen. Daher werden die an die jeweiligen Anschlüsse 81 und 83 angelegten Signale und in die entsprechenden Inverter­ verriegelungsschaltungen 132 und 133 geladen und gehalten. Da sich die beiden Signale und auf dem "L"-Pegel befinden, steigen die Potentiale an den Knoten N 7 und N 8 auf den "H"-Pegel und der Potentialpegel des vom UND-Gatter G 15 erzeugten Zeitabstimmungs­ Erfassungssignales T steigt ebenfalls auf den "H"-Pegel an. Daher werden die Operationstaktsignale und die Operationsgeschwindigkeit des Leseverstärkers auf die der niedrigeren Versorgungsspannung entsprechenden Werte gesetzt. Ein Zurückkehren von diesem Operationsmodus mit verminderter Versor­ gungsspannung zum normalen Datenlese/schreiboperationsmodus wird durch Erzeugung eines Rückstellsignales RESET erreicht. Die vorhergehende Ausführung weist in den beiden Fällen des Betriebes mit verminderter Versorgungsspannung und des normalen Datenlese/ schreibbetriebes eine Konfiguration auf, bei der ein Steuersignal A über einen externen Anschlußstift in Abhängigkeit von den Nennwerten der Versorgungsspannung zugeführt wird, um die Operationsgeschwin­ digkeit und/oder die Operationszeitabstimmung des Leseverstärkers zu definieren. Es ist jedoch auch möglich, anstelle der externen Anlegung des Signales intern ein Signal zur Festlegung der Operation des Leseverstärkers zu erzeugen. Die Fig. 16 stellt ein Beispiel für eine Konfiguration dar, bei der das Definitionssignal für den Betrieb des Leseverstärkers intern erzeugt wird. Bezüglich der Fig. 16 ist beim DRAM in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführung der Erfindung ein Potentialerfassungsschaltkreis 300 mit einer Anschlußfläche PA zum Empfangen der extern angelegten Versorgungsspannung Vcc verbunden. Der Potentialerfassungsschaltkreis 300 erfaßt, ob die Versorgungsspannung Vcc von der Anschlußfläche PA die normale Versorgungsspannung oder die niedrigere Spannung ist, und legt dann ein dem Ergebnis dieser Erfassung entsprechendes Signal als Leseoperation-Instruktionssignal an einen Schaltkreis 200 zum Defi­ nieren der Leseoperationsgeschwindigkeit an. Für die Konfiguration dieses Potentialerfassungsschaltkreises 300 wird eine Konfiguration als einfachste Form angesehen, die einen Spannungswert zwischen der normalen Versorgungsspannung (5 V) und der verminderten Versorgungs­ spannung (z.B. 3,6 V) als Referenzspannung verwendet, um die Werte dieser Referenzspannung und der an die Anschlußfläche PA angelegten Betriebsversorgungsspannung Vcc zu vergleichen, und auf der Basis dieses Vergleiches ein Betriebsinstruktionssignal A zu erzeugen. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, die Operationsgeschwin­ digkeit und die Zeitabstimmung des Leseverstärkers in Abhängigkeit von den Pegeln der Versorgungsspannung Vcc angemessen zu definieren, ohne einen externen Stiftanschluß zur Festlegung des Betriebes des Leseverstärkers in Abhängigkeit von den Nennwerten der Versorgungs­ spannung zu schaffen. Die in Fig. 16 gezeigte Konfiguration ist auch auf den in Fig. 11 gezeigten Schaltkreis anwendbar. Falls daher eine solche Konfiguration verwendet wird, bei der das Aus­ gangssignal des Potentialerfassungsschaltkreises 300 an den Schaltsignal-Erzeugungsschaltkreis 200 der Fig. 11 angelegt wird, kann der Betrieb des Leseverstärkers nur durch Änderung der Ver­ sorgungsspannung und durch Setzen der Zeitabstimmungen der Steuer­ signale , und , definiert werden, ohne ein Adreßsignal in Abhängigkeit vom Betriebsmodus des DRAM besonders zu setzen. Damit kann der Leseverstärker mit einem einfacheren Steuerschaltkreis betrieben werden. Die oben dargelegten Ausführungen, die beide zwei verschiedene Nennwerte der Versorgungsspannung verwenden, beschreiben den Fall, daß der DRAM bei diesen zwei verschiedenen Versorgungsspannungen betrieben wird. Der DRAM kann jedoch auf einfache Weise eine ange­ messene Operation auch bei drei verschiedenen Nennwerten der Versorgungsspannung ausführen, falls die Taktsignale zum Starten des Betriebes des Leseverstärkers in Abhängigkeit von den jeweiligen Nennwerten der Versorgungsspannung gesetzt werden können. Die oben genannten Ausführungen beschreiben beim Leseverstärker nur die Entladeoperation der Bitleitungen mit niedrigerem Potential. Die Betriebstaktung und die Betriebsgeschwindigkeit eines Lesever­ stärkers mit einem p-Kanal-FET zum Aufladen der Bitleitungen mit höherem Potential hängen mit dem Betrieb des n-FET-Leseverstärkers zusammen und dessen Betriebstaktung und Betriebsgeschwindigkeit werden in daher in ähnlicher Weise verzögert bzw. vermindert. Bei dieser Konfiguration ist die Treibersignalleitung des p-Kanal-MOSFET- Leseverstärkers z.B. mit derselben Konfiguration, wie die in Fig. 7 oder Fig. 8 gezeigte, verbunden. Wie im vorhergehenden in Übereinstimmung mit der Erfindung beschrie­ ben worden ist, kann normales Lesen und Verstärken der Speicher­ zellendaten selbst bei einer Mehrzahl von verschiedenen Nennwerten der Versorgungsspannung ausgeführt werden, da die Betriebsgeschwin­ digkeit und/oder die Betriebstaktung des Leseverstärkers in Abhängig­ keit von den Nennwerten der Versorgungsspannung des DRAM veränderbar gemacht ist, und damit kann ein DRAM mit einer Mehrzahl von Nenn­ werten der Versorgungsspannung für eine einzige allgemeine Spezifikation eines Halbleiter-Chips erhalten werden. Darüber hinaus kann für den Fall einer Konfiguration, bei der die Nennwerte der Versorgungsspannung in Abhängigkeit vom Betriebsmodus des DRAM verändert werden, entsprechend eine erheblich verminderte Leistungsaufnahme des DRAM erzielt werden.

Claims (42)

1. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff mit einer Mehrzahl von in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen, einer Mehrzahl von Bitleitungen, die jeweils mit einer Zeile der Mehrzahl von Speicherzellen verbunden sind, und einer Mehrzahl von Nennspannungen, die als Betriebsversorgungs­ spannungen dienen, umfassend eine für jede der Mehrzahl von Bit­ leitungen geschaffene Einrichtung (50) zum Lesen und Verstärken des Potentiales auf einer entsprechenden Bitleitung, eine von einem extern angelegten Operationsgeschwindigkeit-Instruktionssignal abhängige Einrichtung (200) zum Definieren von zumindest der Operationsgeschwindigkeit oder des Operationsstart-Taktsignales der Lese- und Verstärkungseinrichtung, wobei das Operationsge­ schwindigkeit-Instruktionssignal in Abhängigkeit von jeder der Mehrzahl von Nennspannungen erzeugt wird, und eine vom Ausgangs­ signal der Operationsdefinitionseinrichtung und einem Lesever­ stärker-Aktivierungssignal abhängigen Einrichtung (210) zum Treiben der Lese-/Verstärkungseinrichtung in Abhängigkeit von der Opera­ tionsgeschwindigkeit und dem Operationsstart-Taktsignal bzw. der Operationsstart-Zeitabstimmung, die durch das Operationsgeschwin­ digkeit-Instruktionssignal definiert sind.
2. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Operationsgeschwindigkeit-Instruk­ tionssignal die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart- Taktsignal des Leseverstärkers festlegt, so daß zumindest die verminderte Operationsgeschwindigkeit oder das verzögerte Opera­ tionsstart-Taktsignal des Leseverstärkers erreicht wird, wenn die Nennspannung klein ist, verglichen dazu, falls die Nennspannung hoch ist.
3. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung eine erste Einrichtung (G 1, 25), die vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Operationsgeschwindigkeit-Definierungs­ einrichtung abhängig ist, zum Aktivieren des Leseverstärkers, eine Einrichtung (100) zum Verzögern des Leseverstärker-Aktivierungssig­ nales um eine vorbestimmte Zeit, und eine zweite Einrichtung (G 2, 25′), die vom Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung und dem Ausgangssignal der Operationsgeschwindigkeit-Definitionseinrichtung abhängig ist, zum Definieren der Leseverstärkerperiode umfaßt, wobei das Ausgangssignal der Operationsgeschwindigkeit-Definitionsein­ richtung nur eine der ersten und zweiten Einrichtungen aktiviert.
4. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein zwischen einer Signalleitung (17) zum Aktivieren des Leseverstärkers und einem ersten Referenzpotential gebildetes erstes Treiberelement (25) zum Treiben des Leseverstärkers und eine vom Leseverstärker- Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Operationsgeschwin­ digkeit-Definitionseinrichtung abhängigen Einrichtung (G 1) zum Aktivieren des ersten Treiberelementes umfaßt, und daß die zweite Einrichtung ein zwischen der Leseverstärker-Treibersignalleitung und dem ersten Referenzpotential gebildetes zweites Treiberelement (25′) zum Aktivieren des Leseverstärkers, und eine vom Ausgangs­ signal der Verzögerungseinrichtung und dem Leseverstärker- Aktivierungssignal abhängige Einrichtung (G 2) zum Aktivieren des zweiten Treiberelementes umfaßt.
5. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Treiberelemente jeweils Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate sind und das zweite Treiberelement einen größeren Durchlaßwiderstand als das erste Treiberelement aufweist.
6. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung ein vom Lese­ verstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Opera­ tionsgeschwindigkeit-Definitionseinrichtung abhängige Einrichtung (G 1) zum Erzeugen eines ersten Aktivierungssignales, eine Ein­ richtung (100) zum Verzögern des Leseverstärker-Aktivierungssignales um eine vorbestimmte Zeitspanne, eine vom Ausgangssignal der Verzö­ gerungseinrichtung und dem Leseverstärker-Aktivierungssignal abhängige Einrichtung (G 2) zum Erzeugen eines zweiten Aktivierungs­ signales, ein zwischen einer Signalleitung (17) zum Treiben des Leseverstärkers und einem ersten Referenzpotential gebildeten Treiberelement (25) zum Treiben des Leseverstärkers, und eine von einem der ersten und zweiten Aktivierungssignale abhängige Einrich­ tung (G 3) zum Aktivieren des Treiberelementes umfaßt.
7. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung ein zwischen einer Signalleitung (17) zum Treiben des Leseverstärkers und einem ersten Referenzpotential gebildetes erstes Treiberelement (25) zum Treiben des Leseverstärkers, ein zwischen der Lesever­ stärker-Treibersignalleitung und dem ersten Referenzpotential gebildetes zweites Treiberelement (25′), wobei das zweite Treiber­ element den Leseverstärker derart aktiviert, daß dessen Arbeits­ geschwindigkeit niedriger ist als beim Auswählen durch das erste Treiberelement, und eine vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Definitionssignal für die Operationsgeschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal abhängige Einrichtung (G 1, G 2) zum Aktivieren von nur einem der ersten und zweiten Treiberelemente umfaßt.
8. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Treiberelemente aus ersten und zweiten Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate gebildet sind, wobei deren Gates mit dem Ausgangssignal der Aktivierungsseinrichtung beaufschlagt werden und der Durchlaß­ widerstand des zweiten Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate größer ist als derjenige des ersten Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate.
9. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff mit einer Mehrzahl von in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen und einer Mehrzahl von Bitleitungen, die jeweils mit einer Zeile der Mehrzahl von Speicherzellen verbunden sind, wobei der dynamische Speicher mit wahlfreiem Zugriff eine Mehrzahl von Nennspannungen als Betriebsversorgungsspannungen aufweist, umfassend Einrichtungen (50), die entsprechend der Mehrzahl von Bitleitungen geschaffen sind zum Lesen und Verstärken eines Potentiales auf einer entsprechenden Bitleitung, einer Einrichtung (300) zum Erfassen einer extern an den dynamischen Speicher angelegten Ver­ sorgungsspannung, einer vom Ausgangssignal der Versorgungsspannung- Erfassungseinrichtung abhängigen Einrichtung (200) zum Definieren von zumindest der Operationsgeschwindigkeit oder des Operationsstart­ Taktsignales der Lese- und Verstärkungseinrichtung, und eine von einem Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Operationsdefinitionseinrichtung abhängige Einrichtung (210) zum Treiben der Lese- und Verstärkungseinrichtung, wobei die Treiber­ einrichtung die Lese- und Verstärkungseinrichtung mit von der Definitionseinrichtung festgelegter Operationsgeschwindigkeit und festgelegtem Operationsstart-Taktsignal betreibt.
10. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Definitionseinrichtung ein Signal an die Treibereinrichtung anlegt, um wenigstens ein verzögertes Operationsstart-Taktsignal oder eine verminderte Operationsgeschwin­ digkeit der Lese- und Verstärkungseinrichtung zu erreichen, wenn die Potentialerfassungseinrichtung ein vermindertes Betriebsver­ sorgungspotential feststellt.
11. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung eine vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Definitionseinrichtung für die Operationsgeschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal abhängige erste Einrichtung (G 1, 25) zum Aktivieren des Leseverstärkers, eine Einrichtung (100) zum Verzögern des Leseverstärker-Aktivierungssignales um eine vorbe­ stimmte Zeitspanne, und eine vom Ausgangssignal der Verzögerungs­ einrichtung und dem Ausgangssignal der Definitionseinrichtung für die Operationsgeschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal abhängige zweite Einrichtung (G 2, 25′) zum Aktivieren des Lesever­ stärkers umfaßt.
12. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein zwischen einem ersten Referenzpotential und einer Signalleitung (17) zum Treiben des Leseverstärkers gebildetes erstes Treiberelement (25) zum Treiben des Leseverstärkers, und eine vom Ausgangssignal der Definitionseinrichtung für die Operationsgeschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal abhängige Einrichtung (G 1) zum Aktivieren des ersten Treiberelementes umfaßt, und daß die zweite Einrichtung ein zwischen der Leseverstärker-Treibersignalleitung und dem ersten Referenzpotential gebildetes zweites Treiberelement (25′) und eine vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung abhängige Einrichtung (G 2) zum Treiben des zweiten Treiberelementes (25′) umfaßt.
13. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Treiberelemente jeweils aus einem Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate bestehen, wobei der Durchlaßwiderstand des zweiten Treiberelementes größer ist als derjenige des ersten Treiberelementes.
14. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung ein zwischen einer Signalleitung (17) zum Treiben des Leseverstärkers und einem ersten Referenzpotential gebildetes Element (25) zum Treiben des Leseverstärkers, eine vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und vom Ausgangssignal der Definitionseinrichtung für die Operations­ geschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal abhängige Einrichtung (G 1) zum Erzeugen eines ersten Aktivierungssignales, eine vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung abhängige Einrichtung (G 2) zum Erzeugen eines zweiten Aktivierungssignales, und eine von einem der ersten und zweiten Aktivierungssignale abhängige Einrichtung (G 3) zum Aktivieren des Treiberelementes umfaßt.
15. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff mit einer Mehrzahl von in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen, einer Mehrzahl von Bitleitungen, die jeweils mit einer Spalte der Mehrzahl von Speicherzellen verbunden sind, wobei der dynamische Speicher in einem ersten Arbeitsmodus zum Daten­ schreiben/Datenlesen und einem zweiten Betriebsmodus, bei dem gespeicherte Daten nur gehalten werden, betrieben werden kann, wobei der dynamische Speicher ferner mit Versorgungsspannungen versorgt wird, die in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus verändert werden, umfassend entsprechend jeder der Mehrzahl von Bitleitungen gebildete Einrichtungen (50) zum Lesen und Verstärken eines Potentiales auf jeder entsprechenden Bitleitung, eine Einrichtung (130) zum Erzeugen eines Signales (T) zum Definieren eines Betriebs­ modus′, eine von einem Instruktionssignal (A 0) für die Operations­ geschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal und dem Betriebs­ modus-Definitionssignal abhängige Einrichtung (120) zum Erzeugen eines Signales zum Definieren der Operationsgeschwindigkeit und der Taktung bzw. Zeitabstimmung des Leseverstärkers, und eine vom Definitionssignal für die Leseverstärker-Operationsgeschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal und einem Leseverstärker-Akti­ vierungssignal abhängige Einrichtung (210) zum Treiben des Lese­ verstärkers.
16. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Speicher mit wahlfreiem Zugriff ein Schreibsignal zum Festlegen des Datenschreibens oder Datenlesens als ein externes Definitionssignal für die Operations­ zeitabstimmung bzw. Operationstaktung, ein Spaltenadreß-Abtast­ signal zum Erzeugen eines Taktsignales zum Einlesen eines externen Spaltenadreßsignales in den Speicher und ein Zeilenadreß-Abtast­ signal zum Erzeugen eines Taktsignales für das Einlesen einer externen Zeilenadresse in den Speicher empfängt, und die Erzeu­ gungseinrichtung für das Operationsmodus-Definitionssignal eine Einrichtung (G 13, G 14, G 16, G 17, 131) zum Erfassen eines Zustandes, bei dem sowohl das Schreib- als auch das Spaltenadreß-Abtastsignal aktiviert werden, bevor das Zeilenadreß-Abtastsignal aktiviert wird, eine erste und eine zweite vom Erfassungssignal der Erfas­ sungseinrichtung abhängige Halteeinrichtung (Q 101, G 9, G 10, Q 102, G 11, G 12) zum Halten des Spaltenadreß-Abtastsignales bzw. des Schreibsignales, und eine von den gehaltenen Signalen der ersten und zweiten Halteeinrichtung abhängige Einrichtung (G 15) zum Erzeugen des Operationsmodus-Definitionssignales umfaßt.
17. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine vom Aktivierungszustand des Zeilenadreß-Abtastsignales abhängige Einrichtung (131) zum Erzeugen eines Impulssignales mit einer vorbestimmten Zeitbreite und eine vom Aktivierungszustand des Schreibsignales und des Spaltenadreß-Abtastsignales abhängige Einrichtung (G 14) zum Durchlassen des Impulssignales umfaßt.
18. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Halteeinrichtung eine erste und eine zweite vom Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung abhängige Durchlaßeinrichtung (Q 101, Q 102) zum Durchlassen des Spaltenadreß-Abtastsignales bzw. des Schreib­ signales und erste und zweite Inverterhalteschaltungen zum Invertieren und Halten der Ausgangssignale der ersten und zweiten Durchlaßeinrichtung umfaßt.
19. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungs­ einrichtung für das Definitionssignal für die Operationsgeschwin­ digkeit/das Operationsstart-Taktsignal eine in Abhängigkeit vom Operationsmodus-Definitionssignal aktivierte Einrichtung (123, Q 95, Q 97, G 5, G 6) zum Halten des Instruktionssignales für die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart-Taktsignal und eine von den Haltesignalen der Halteeinrichtungen abhängige Einrichtung (G 7, G 8) zum Erzeugen des Definitionssignales für die Operations­ geschwindigkeit/das Operationsstart-Taktsignal umfaßt.
20. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung eine vom Opera­ tionsmodus-Definitionssignal abhängige Einrichtung (123) zum Erzeugen eines Impulssignales mit einer vorbestimmten Zeitbreite, eine vom Impulssignal der Impulserzeugungseinrichtung abhängige Einrichtung (Q 95) zum Durchlassen des Instruktionssignales für die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart-Taktsignal und in Abhängigkeit vom Operationsmodus-Definitionssignal aktivierte Inverterhalteschaltungen (G 5, G 6) zum Invertieren und Halten des Ausgangssignales der Durchlaßeinrichtung umfaßt.
21. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Instruktions­ signal für die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart-Takt­ signal die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart-Taktsignal bzw. die Operationsstart-Zeitabstimmung des Leseverstärkers derart festlegt, daß, falls die Nennspannung niedrig ist, im Vergleich zum Zustand, wenn die Nennspannung hoch ist, zumindest eine verminderte Operationsgeschwindigkeit oder ein verzögertes Operationsstart-Takt­ signal bzw. eine verzögerte Operationsstart-Zeitabstimmung des Leseverstärkers erreicht wird.
22. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberein­ richtung eine vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Operationsgeschwindigkeit-Definitionseinrichtung abhängige erste Einrichtung (G 1, 25) zum Aktivieren des Lesever­ stärkers, eine Einrichtung (100) zum Verzögern des Leseverstärker­ aktivierungssignales um eine vorbestimmte Zeitspanne und eine vom Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung und dem Ausgangssignal der Operationsgeschwindigkeit-Definitionseinrichtung abhängige Einrichtung (G 2, 25′) zum Aktivieren des Leseverstärkers umfaßt, wobei das Ausgangssignal der Operationsgeschwindigkeit-Definitions­ einrichtung nur eine der ersten und zweiten Einrichtung aktiviert.
23. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein zwischen einer Signalleitung (17) zum Treiben des Leseverstärkers und einem ersten Referenzpotential gebildetes erstes Aktivierungselement (25) zum Treiben des Leseverstärkers und eine vom Leseverstärker- Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Operationsgeschwin­ digkeit-Definitionseinrichtung abhängige Einrichtung (G 1) zum Aktivieren des ersten Treiberelementes umfaßt, und daß die zweite Einrichtung ein zwischen der Leseverstärker-Treiberleitung und dem ersten Versorgungspotential gebildetes zweites Treiberelement (25′) und eine vom Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung und dem Leseverstärker-Aktivierungssignal abhängige Einrichtung (G 2) zum Aktivieren des zweiten Treiberelementes umfaßt.
24. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Treiberelemente jeweils Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate sind und das zweite Treiberelement einen größeren Durchlaßwiderstand als das erste Treiberelement aufweist.
25. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberein­ richtung eine vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Ausgangssignal der Operationsgeschwindigkeit-Definitionseinrichtung abhängige Einrichtung (G 1) zum Erzeugen eines ersten Aktivierungs­ signales, eine Einrichtung (100) zum Verzögern des Leseverstärker- Aktivierungssignales um eine vorbestimmte Zeitspanne, eine vom Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung und dem Leseverstärker- Aktivierungssignal abhängige Einrichtung (G 2) zum Erzeugen eines zweiten Aktivierungssignales, ein zwischen einer Signalleitung (17) zum Treiben des Leseverstärkers und einem ersten Referenzpotential gebildeten Treiberelement zum Treiben des Leseverstärkers, und eine von einem der ersten und zweiten Aktivierungssignale abhängigen Einrichtung (G 3) zum Aktivieren des Treiberelementes umfaßt.
26. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberein­ richtung ein zwischen einer Signalleitung (17) zum Treiben des Leseverstärkers und einem ersten Referenzpotential gebildeten ersten Treiberelement (25) zum Treiben des Leseverstärkers, einem zwischen der Leseverstärker-Treiberleitung und dem ersten Referenz­ potential gebildeten zweiten Treiberelement (25′) zum Treiben des Leseverstärkers, wobei das zweite Treiberelement im Vergleich zum ersten Treiberelement den Leseverstärker derart aktiviert, daß dieser mit einer geringeren Geschwindigkeit arbeitet, und einer vom Leseverstärker-Aktivierungssignal und dem Definitionssignal für die Operationsgeschwindigkeit und das Operationsstart-Taktsignal abhängigen Einrichtung (G 1, G 2) zum Aktivieren von nur einem der ersten und zweiten Treiberelemente umfaßt.
27. Dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Treiberelemente jeweils aus Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate geschaffen sind, deren Gates mit dem Ausgangssignal der Aktivierungseinrichtung beaufschlagt werden, wobei der zweite Feldeffekttransistor einen größeren Durchlaßwiderstand als der erste Feldeffekttransistor aufweist.
28. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff mit einer Mehrzahl von in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen, einer Mehrzahl von Bitleitungen, die jeweils mit einer Spalte der Mehrzahl von Spei­ cherzellen verbunden sind, einer Mehrzahl von jeweils für eine jede der Mehrzahl von Bitleitungen gebildeten Leseverstärkern zum Lesen und Verstärken eines Potentiales auf einer entsprechenden Bitleitung und einer Mehrzahl von Nennspannungen als Betriebsversorgungs­ spannung, umfassend die Schritte:
Erzeugen eines Signales zum Definieren von zumindest der Operations­ geschwindigkeit oder des Operationsstart-Taktsignales bzw. der Operationsstart-Zeitabstimmung eines Leseverstärkers in Abhängigkeit von einem extern angelegten Instruktionssignal für die Operations­ geschwindigkeit/das Operationsstart-Taktsignal, wobei das Instruk­ tionssignal für die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart- Taktsignal entsprechend jeder der Mehrzahl von Nennspannungen erzeugt wird, und Treiben des Leseverstärkers in Abhängigkeit vom Defini­ tionssignal für die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart- Taktsignal.
29. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Definitionssignal die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart- Taktsignal des Leseverstärkers derart definiert, daß zumindest die verminderte Operationsgeschwindigkeit oder das verzögerte Opera­ tionsstart-Taktsignal des Leseverstärkers erreicht wird, wenn die Nennspannung niedrig ist.
30. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verzögerung des Aktivierungstaktsignales des Leseverstärkers umfaßt.
31. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verminderung der Operationsgeschwindigkeit des Leseverstärkers umfaßt.
32. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verzögerung des Aktivierungstaktsignales und den Schritt der Verminderung der Operationsgeschwindigkeit des Leseverstärkers umfaßt.
33. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff mit einer Mehrzahl von in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen, einer Mehrzahl von Bit­ leitungen, die jeweils mit einer Spalte der Mehrzahl von Speicher­ zellen verbunden sind, einer Mehrzahl von jeweils für eine jede der Mehrzahl von Bitleitungen gebildeten Leseverstärkern zum Lesen und Verstärken eines Potentiales auf jeder entsprechenden Bitleitung und einer Mehrzahl von Nennspannungen als Betriebsversorgungs­ spannung, umfassend die Schritte:
Erfassen der Betriebsversorgungsspannung, Erzeugen eines Signales zum Definieren von zumindest der Operationsgeschwindigkeit oder des Operationsstart-Taktsignales bzw. der Operationsstart-Zeit­ abstimmung des Leseverstärkers in Abhängigkeit von der erfaßten Betriebsversorgungsspannung, und Treiben des Leseverstärkers in Abhängigkeit vom Definitionssignal.
34. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verzögerung des Aktivierungs­ taktsignales des Leseverstärkers umfaßt.
35. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verminderung der Operations­ geschwindigkeit des Leseverstärkers umfaßt.
36. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verzögerung des Aktivierungs­ taktsignales und den Schritt der Verminderung der Operationsge­ schwindigkeit des Leseverstärkers umfaßt.
37. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff mit einer Mehrzahl von in Form einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen, einer Mehrzahl von Bitleitungen, die jeweils mit einer Spalte der Mehrzahl von Speicherzellen verbunden sind, einer Mehrzahl von jeweils für eine jede der Mehrzahl von Bitleitungen gebildeten Leseverstärkern zum Lesen und Verstärken eines Potentiales auf jeder entsprechenden Bitleitung, wobei der dynamische Speicher in einem ersten Betriebs­ modus zum Datenschreiben/Datenlesen und in einem zweiten Betriebs­ modus, in dem gespeicherte Daten nur gehalten werden, betrieben werden kann, und der ferner im ersten und zweiten Betriebsmodus mit verschiedenen Betriebsversorgungsspannungen versorgt wird, umfassend die Schritte:
Erfassen eines Betriebsmodus′, Erzeugen eines Signales zum Defi­ nieren von zumindest der Operationsgeschwindigkeit oder des Operationsstart-Taktsignales bzw. der Operationsstart-Zeitab­ stimmung des Leseverstärkers in Abhängigkeit vom erfaßten Opera­ tionsmodus und einem extern angelegten Instruktionssignal für die Operationsgeschwindigkeit/das Operationsstart-Taktsignal des Leseverstärkers, und Aktivieren des Leseverstärkers in Abhängig­ keit vom Definitionssignal.
38. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher als extern angelegtes Steuersignal für die Operationstaktung bzw. die Operationszeitabstimmung ein Schreibsignal zum Festlegen des Datenschreibens/Datenlesens, ein Zeilenadreß-Abtastsignal zum Zuführen eines Taktsignales, um eine externe Zeilenadresse in den Speicher einzulesen, und ein Spaltenadreß-Abtastsignal zum Zuführen eines Taktsignales, um eine externe Spaltenadresse in den Speicher einzulesen, umfaßt und der Schritt des Erfassens des Operations­ modus′ die Schritte:
Erfassen eines Zustandes, bei dem das Schreibsignal und das Spalten­ adreß-Abtastsignal beide aktiv sind, bevor das Zeilenadreß- Abtastsignal aktiviert wird, und Erzeugen eines Signales zum Fest­ legen des Operationsmodus′ entsprechend dem Ergebnis dieser Erfassung umfaßt.
39. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Nennspannung beim zweiten Betriebsmodus niedriger als im ersten Betriebsmodus gesetzt wird.
40. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verzögerung des Aktivierungstaktsignales des Leseverstärkers beim zweiten Betriebsmodus auf einen späteren Zeitpunkt als beim ersten Betriebsmodus umfaßt.
41. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Treibens den Schritt der Verminderung der Operationsgeschwindigkeit des Leseverstärkers beim zweiten Betriebsmodus auf eine geringere Geschwindigkeit als beim ersten Betriebsmodus umfaßt.
42. Verfahren zum Betreiben eines dynamischen Speichers mit wahl­ freiem Zugriff nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Treibens sowohl den Schritt der Verzögerung des Aktivierungstaktsignales des Leseverstärkers beim zweiten Betriebsmodus auf einen späteren Zeitpunkt als auch den Schritt der Verminderung der Operationsgeschwindigkeit des Lese­ verstärkers beim zweiten Betriebsmodus auf eine geringere Geschwin­ digkeit als die enstprechenden Werte beim ersten Betriebsmodus umfaßt.
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