DE4207085A1 - Datenleseschaltkreis - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Datenleseschaltkreis und insbeson
dere einen Datenleseschaltkreis zum Lesen von Daten, welche
mittels eines Datenbusleitungspaares übermittelt werden, durch
Abtasten einer Stromdifferenz in einem Halbleiterschaltkreis.
Ein bisher bekannter Datenleseschaltkreis wird mit Bezugnahme
auf die Fig. 1 und 2 im folgenden beschrieben. Fig. 1 zeigt
einen Datenleseschaltkreis mit einem Bitleitungsleseverstärker
1, schaltenden N-Kanal-FETs (N2 und N3), welche mit Datenbus
leitungen (DL1 und DL2) verbunden sind, mit Kondensatoren (CDB
und CDB1) und mit einem Datenbusleitungleseverstärker 2. Der
Bitleitungsleseverstärker 1 besteht aus einem N-Kanal-FET (N1),
dessen Gate mit der Wortleitung und dessen Quelle mit der Bit
leitung (BL 1) verbunden ist, mit einem Bitleitungslese
verstärker 11, der zwischen die Bitleitungen (BL 1 und BL 2)
geschaltet ist, und den Kondensatoren (CBL und CBL1), welche
mit den Bitleitungen (BL 1 und BL 2) verbunden sind. Der Daten
busleitungsleseverstärker 2 umfaßt einen P-Kanal-MOSFET (P1),
einen P-Kanal-MOSFET (P2) und die N-Kanal-MOSFETs (N 4 und N
5). Dabei ist die Senke des P-Kanal-MOSFETs (P1) mit dessen
Gate verbunden, und die Quelle und das Gate des P-Kanal-MOSFETs
(P2) waren mit der Quelle bzw. dem Gate des P-Kanal-MOSFETs
(P1) verbunden. Die Senken der N-Kanal-MOSFETs (N4 und N5) sind
mit den Senken der P-Kanal-MOSFETs (P1 und P2) verbunden, und
deren Gates sind mit den Senken der N-Kanal- MOSFETs (N2 und
N3) verbunden. Ferner umfaßt der Datenbusleitungsleseverstärker
einen N-Kanal-MOSFET (N6), dessen Senke mit den Quellen der
N-Kanal-MOSFETs (N4 und N5) verbunden ist.
Wenn das Datenwortleitung-Auswahlsignal (⌀0) auf den N-Kanal-
MOSFET (N1) gegeben wird, wird eine Spannungsdifferenz zwischen
den Bitleitungen aufgrund der in einer Speicherzelle gespei
cherten Daten (in Fig. 1 nicht dargestellt) hervorgerufen.
Wenn der Leseverstärker 11 durch das Steuersignal (⌀1) akti
viert wird, wird die Spannungsdifferenz zwischen den Bitleitun
gen (BL1 und BL2) verstärkt und das Steuerschaltsignal (⌀2)
wird an die schaltenden MOSFETs (N1 und N2) gegeben, so daß
diese verstärkte Spannung auf die Datenbusleitungen (DL1 und
DL2) gegeben wird. Dann ergibt sich aufgrund einer Ladungsver
teilung auf die Bitleitungskondensatoren (CBL und CBL1) und die
Datenleitungskondensatoren (CDB und CDB1) ein Spannungsoffset,
wie in Fig. 2 gezeigt. Danach wird entsprechend dem Betriebs
signal (⌀3) der Datenbusleitungsleseverstärker 2 aktiviert,
welcher die Spannungsdifferenz als Ausgangssignal abgibt.
Der bekannte Datenleseschaltkreis bereitete Probleme wegen der
verzögerten Betriebs- oder Reaktionszeit und der Leistungsauf
nahme, die durch die Ladungsverteilung in den Kondensatoren
hervorgerufen wurde, wodurch die Betriebs- bzw. Reaktionszeit
noch mehr verzögert wurde, da die Spannungen in den Bitleitun
gen und den Datenbusleitungen wieder auf dieselbe Spannung nach
dem Datenabtastvorgang gebracht werden müssen.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Daten
leseschaltkreis zu schaffen, der eine Ladungsverteilung
durch eine direkte Verbindung zwischen den Bitleitungen und den
Datenbusleitungen vermeidet, der die Leistungsaufnahme, hervor
gerufen durch die Ladung und Entladung der Datenbusleitungen,
beim Datenbusleseverstärker entsprechend der Stromdifferenz
vermeidet und der dieselbe Spannung zwischen den Datenbuslei
tungen erhält.
Diese Aufgabe wird durch einen Datenleseschaltkreis der ein
gangs beschriebenen Art mit folgenden Merkmalen erfindungsgemäß
gelöst:
- - ein Bitleitungspaar;
- - eine Wortleitung;
- - das Datenbusleitungspaar;
- - einen Bitleseverstärker, welcher mit dem Bitleitungspaar und der Wortleitung verbunden ist;
- - einen Spannung-zu-Strom-Konverter, welcher mit dem Bit leseverstärker mittels dem Bitleitungspaar verbunden ist zur Konvertierung der Spannungsdifferenz zwischen den Bitleitungen in eine Stromdifferenz;
- - eine Stromabtastschaltung, welche mit dem Datenbuslei tungspaar und einer Leistungsquelle verbunden ist und welche einen zu dem Datenbusleitungspaar fließenden Strom abtastet und dieselbe Spannungsdifferenz zwischen dem Datenbusleitungspaar aufrechterhält;
- - eine Strom-zu-Spannungskonverter- und Verstärkerschal tung, welche mit der Stromabtastschaltung verbunden ist und welche die in der Abtastschaltung auftretende Strom differenz in eine Spannungsdifferenz umsetzt und diese Spannungsdifferenz verstärkt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen
stand der Unteransprüche.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden
anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzel
nen:
Fig. 1 einen bislang bekannten Datenleseschaltkreis;
Fig. 2 das Spannungszeitdiagramm des bekannten Datenleseschalt
kreises;
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Datenleseschaltkreis.
Die Fig. 1 und 2 wurden bereits zuvor im einzelnen beschrie
ben.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Datenleseschaltkreis, wo
bei die Bezugszeichen N1, N4 bis N12 N-Kanal-MOSFETs, die Be
zugszeichen P1 und P2 P-Kanal-MOSFETs, das Bezugszeichen 1 ei
nen Bitleitungsleseverstärker, das Bezugszeichen 3 einen Span
nung-Zu-Stromkonverter, das Bezugszeichen 4 einen Stromabtast
schaltkreis, das Bezugszeichen 5 einen Strom-Zu-Span
nungskonverter- und Verstärkerschaltkreis bezeichnen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt der erfindungsgemäße Datenlese
schaltkreis den Bitleitungsleseverstärkerschaltkreis 1, den
Spannungs-Zu-Strom-Konverter 3 zum Umwandeln der Spannungsdif
ferenz zwischen den Bitleitungen (BL1 und BL2) in eine Strom
differenz, den Stromabtastschaltkreis 4, welcher mit dem Span
nungs-Zu-Strom-Konverter 3 über die Datenbusleitungen (DL1 und
DL2) verbunden ist, den Strom-Zu-Spannungs-Konverter- und Ver
stärkerschaltkreis 5, welcher mit dem Stromabtastschaltkreis 4
verbunden ist, und die Kondensatoren (CDB und CDB1), welche mit
den Datenbusleitungen (DL1 und DL2) verbunden sind.
Der Bitleitungsleseverstärkerschaltkreis 1 umfaßt den
N-Kanal-MOSFET (N1), dessen Gate mit der Wortleitung (WL), des
sen Quelle mit der Bitleitung (BL1) und dessen Senke mit dem
Kondensator (C1) verbunden sind. Die Kondensatoren (CBL und
CBL1) sind jeweils mit einem Anschluß mit den Bitleitungen (BL1
bzw. BL2) verbunden, während der jeweils andere Anschluß mit
Masse verbunden ist. Die Bitleitungsleseverstärkerschaltung 1
umfaßt ferner den Bitleitungsleseverstärker 11.
Der Spannungs-Zu-Strom-Konverter 3 umfaßt zwei N-Kanal-MOSFETs
(N7 und N8), deren Gates mit den Bitleitungen (BL1 und BL2),
deren Senken mit den Datenbusleitungen (DL1 und DL2) und deren
Quellen mit einer Steuersignalversorgungsleitung (⌀4) verbunden
sind.
Der Stromabtastschaltkreis 4 umfaßt zwei N-Kanal-MOSFETs (N11
und N12), die mit ihren Senken mit der Spannungsversorgung
(VDD) verbunden sind und die ein Steuersignal (⌀5) an ihren
Gates empfangen. Der N-Kanal-MOSFET (N9) ist mit seiner Senke
mit der Quelle des N-Kanal-MOSFETs (N11) verbunden und mit sei
nem Gate mit der Quelle des N-Kanal-MOSFET (N12) sowie mit sei
ner Quelle mit der Datenbusleitung (DL2). Der N-Kanal-MOSFET
(N10), dessen Senke mit der Quelle des N-Kanal MOSFET (N12) und
dessen Gate mit der Quelle des N-Kanal MOSFET (N11) verbunden
ist, ist mit seiner Quelle mit der Datenbusleitung (DL1) ver
bunden.
Der Strom-Zu-Spannungs-Konverter- und Verstärkungsschaltkreis 5
umfaßt den P-Kanal-MOSFET (P1), dessen Gate mit dessen Senke
verbunden ist, den P-Kanal MOSFET (P2), dessen Quelle und Gate
mit der Quelle bzw. dem Gate des P-Kanal-MOSFETs (P1) verbunden
sind, und die N-Kanal-MOSFETs (N4 und N5), deren Senken mit den
Senken der P-Kanal-MOSFETs und deren Gates mit den Senken der
N-Kanal-MOSFETs (N9 und N10) verbunden sind, sowie einen N-Ka
nal-MOSFET (N6), wobei ein Steuersignal (⌀3) auf dessen Gate
gegeben wird und wobei dessen Senke mit den Quellen der N-Kanal
MOSFETs (N4 und N5) verbunden ist.
Ein Strom fließt zu den Senken der N-Kanal MOSFETs (N7 und N8),
wenn eine Spannungsdifferenz zwischen den Bitleitungen (BL1 und
BL2) durch die Steuersignale (⌀0 und ⌀1) hervorgerufen wird.
Das Steuersignal (⌀4) wird dann von dem logischen Zustand
"high" zu dem logischen Zustand "low" geschaltet. Zu diesem
Zeitpunkt liegt die Spannung der Bitleitungen an den Gates der
N-Kanal-MOSFETs (N7 und N8) an und deshalb wird die Spannungs
differenz in eine Stromdifferenz umgewandelt. Ein Strom (I1),
der durch das Steuersignal (⌀5) hervorgerufen wird, fließt zu
der Datenbusleitung (BL1) durch die N-Kanal-MOSFETs (N12 und
N10) und ein Strom (I2) fließt zu der Datenbusleitung (DL2)
durch die N-Kanal-MOSFETs (N11 und N9). Dementsprechend ist die
Gate-Quellenspannung (VGS12) des N-Kanal-MOSFETs (N12) dieselbe
wie die Gate-Quellenspannung (VGS10) und die Gate-Quellen
spannung (VGS11) des N-Kanal-MOSFETs (N11) ist dieselbe wie die
Gate-Quellenspannung (VGS 9) des N-Kanal-MOSFET (N9).
Wenn die dem logischen Zustand "high" entsprechende Spannung
(dies bedeutet VDD) auf die Steuersignalversorgungsleitung (⌀3)
gegeben wird, ist die Spannung (VA) am Punkt A der Datenleitung
DL1 VDD - VGS11 - VG10 und die Spannung (VB) am Punkt B der Da
tenleitung DL2 VDD - VGS12 - VGS9. Dadurch bleibt, obwohl die
Ströme, die in den Datenbusleitungen (DL1 und DL2) fließen,
verschieden sind, die Spannung zwischen den Datenbusleitungen
(DL1 und DL2) in den Punkten A und B dieselbe.
Wenn das Steuersignal (⌀3) auf das Gate des N-Kanal-MOSFETs
(N6) gegeben wird, wird der Strom-Zu-Spannung-Konverter- und
Verstärkungsschaltkreis 5 aktiviert, die Senkenspannung des
N-Kanal-MOSFET (N9) wird auf das Gate des N-Kanal-MOSFET (N5)
gegeben, die Senkenspannung des N-Kanal-MOSFETS (N10) wird auf
das Gate des N-Kanal-MOSFETS (N4) gegeben und damit die Diffe
renz zwischen den beiden Senkenspannungen verstärkt und auf den
Ausgang ausgegeben.
Claims (5)
1. Datenleseschaltkreis zum Lesen von Daten, welche in ei
ner Halbleiterschaltung mittels eines Datenbuslei
tungspaares übermittelt werden, wobei der Schaltkreis
umfaßt:
- - ein Bitleitungspaar (BL1; BL2);
- - eine Wortleitung (WL);
- - das Datenbusleitungspaar (DL1; DL2);
- - einen Bitleitungsleseverstärkerschaltung (1), welcher mit dem Bitleitungspaar (BL1; BL2) und der Wortlei tung (WL) verbunden ist;
- - einen Spannung-Zu-Strom-Konverter (3), welcher mit der Bitleitungsleseverstärkerschaltung (1) mittels dem Bitleitungspaar (BL1; BL2) verbunden ist, zur Konvertierung der Spannungsdifferenz zwischen den Bitleitungen (BL1; BL2) in eine Stromdifferenz;
- - eine Stromabtastschaltung (4), welche mit dem Daten busleitungspaar (DL1; DL2) und einer Leistungsquelle (VDD) verbunden ist und welche einen zu dem Datenbus leitungspaar (DL1; DL2) fließenden Strom abtastet und dieselbe Spannungsdifferenz zwischen dem Datenbuslei tungspaar aufrechterhält; und
- - eine Strom-Zu-Spannungs-Konverter- und Verstärker schaltung (5), welche in der Stromabtastschaltung (4) auftretende Stromdifferenz in eine Spannungsdifferenz umsetzt und diese Spannungsdifferenz verstärkt.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bitleitungsleseverstärkerschaltung (1) einen ersten
N-Kanal-MOSFET (N1) umfaßt, dessen Gate mit der Wortlei
tung (WL) verbunden ist, dessen Quelle (source) mit ei
ner Bitleitung verbunden und dessen Senke (drain) mit
einem Kondensator (C1) verbunden ist, daß ein Paar Kon
densatoren (CBL; CBL1) mit beiden Bitleitungen (BL1;
BL2) verbunden ist und daß ein Bitleitungsleseverstärker
(11) zwischen das Bitleitungspaar (BL1; BL2) geschaltet
ist.
3. Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Spannung-Zu-Strom-Konverter (3) einen zweiten N-Ka
nal-MOSFET (N7) umfaßt, welcher mit einer der Bitleitun
gen (BL1) einen dritten N-Kanal-MOSFET (N8) umfaßt, wel
cher mit der anderen Bitleitung (BL2) verbunden ist.
4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stromabtastschaltkreis (4) einen vierten N-Kanal-
MOSFET (N11), einen mit dem vierten N-Kanal-MOSFET ver
bundenen fünften N-Kanal-MOSFET (N12), einen sechsten
N-Kanal-MOSFET (N9), dessen Senke mit der Quelle des
vierten N-Kanal-MOSFET (N11) und dessen Gate mit der
Quelle des fünften N-Kanal-MOSFETs (N12) verbunden ist,
sowie einen siebten N-Kanal-MOSFET (N10) umfaßt, wobei
dessen Senke mit der Quelle des fünften N-Kanal-MOSFET
(N12) und dessen Gate mit der Quelle des vierten N-Ka
nal-MOSFET (N11) verbunden ist.
5. Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Strom-Zu-Spannungs-Konverter- und Verstärker
schaltkreis (5) mit den Senken-Substraten des sechsten
und siebten N-Kanal-MOSFET (N9; N10) verbunden ist.
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