DE4324649A1 - Verstärkerschaltung und Halbleiterspeichervorrichtung, die diesen benutzt - Google Patents
Verstärkerschaltung und Halbleiterspeichervorrichtung, die diesen benutztInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1, 8, oder 11. Die Erfindung betrifft insbesondere
eine Verbesserung für eine Verstärkerschaltung vom Stromspiegeltyp.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf
Halbleiterspeichervorrichtungen anwendbar, bevorzugterweise auf
dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAMs).
In letzter Zeit ist mit dem Fortschritt bei der Hochintegration von
integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtungen eine Verminderung der
Leistungsaufnahme wünschenswert geworden. Ferner ist auch ein
schnellerer Betrieb wünschenswert. Im allgemeinen weist eine
integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung, wie z. B. ein
Halbleiterspeicher, eine Verstärkerschaltung auf. Eine niedrige
Leistungsaufnahme und ein schneller Betrieb sind daher auch für die
Verstärkerschaltung wünschenswert, die auf dem Halbleitersubstrat
gebildet ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf eine
Halbleiterschaltung anwendbar ist, die in einer integrierten
Halbleiterschaltungsvorrichtung gebildet ist, wird im folgenden ein
Beispiel beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen
dynamischen Direktzugriffsspeicher (im weiteren als "DRAM"
bezeichnet) angewandt ist.
Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild eine DRAM. Wie in Fig. 6
dargestellt ist, weist ein DRAM 100 ein Speicherzellenfeld 85 mit
einer Mehrzahl von Speicherzellen, einen Adreßpuffer 81, der extern
angelegte Adreßsignal A0 bis An empfängt, einen Zeilendekoder 82 und
einen Spaltendekoder 83, die von den empfangenen Adreßsignalen
abhängig sind, zum Bestimmen einer Zeile bzw. einer Spalte im
Speicherzellenfeld 85, und einen Leseverstärker 84 zum Verstärken
eines Datensignals, das von der Speicherzelle ausgelesen wird, auf.
Eingabedaten Di werden über eine Dateneingabeschaltung 86
eingegeben. Ausgabedaten Do werden über eine Datenausgabeschaltung
87 ausgegeben.
Das DRAM 100 weist ferner einen CAS-Eingangspuffer 91, der ein
extern angelegtes Spaltenadreß-Abtastsignal /CAS empfängt, einen
RAS-Eingangspuffer 92, der ein extern angelegtes Zeilenadreß-
Abtastsignal /RAS empfängt, und einen Taktsignalgenerator 88, der
ein Taktsignal zur Steuerung verschiedener Schaltungen im DRAM 100
erzeugt, auf.
Im Datenschreibbetrieb wird der zu speichernde Eingabewert Di an die
Dateneingabeschaltung 86 angelegt, und ein von der Schaltung 86
verstärktes Signal wird einem nicht dargestellten Umschalter (Y-
Gatterschaltung) zugeführt. Der Spaltendekoder 83 wählt eine Spalte
im Speicherzellenfeld 85 in Abhängigkeit von einem
Spaltenadreßsignal so aus, daß ein Datensignal an einen (nicht
dargestellte) Bitleitung angelegt wird. Der Zeilendekoder 82
aktiviert eine (nicht dargestellte) Wortleitung in Abhängigkeit von
einem Zeilenadreßsignal. Das Datensignal wird dann in die (nicht
dargestellte) Speicherzelle geschrieben, die vom Zeilendekoder 82
und Spaltendekoder 83 ausgewählt worden ist.
Im Datenlesebetrieb wird ein gespeichertes Datensignal von einer
Speicherzelle an eine (nicht dargestellte) Bitleitung ausgegeben,
die mit einer vom Zeilendekoder 82 aktivierten Wortleitung verbunden
ist. Das Datensignal auf der jeweiligen Bitleitung wird vom
Leseverstärker 84 verstärkt, und anschließend wird ein vom
Spaltendekoder 83 ausgewähltes, verstärktes Signal an die
Datenausgabeschaltung 87 angelegt. Die Datenausgabeschaltung 87, die
die in Fig. 7 gezeigte Schaltungsstruktur aufweist, verstärkt das
angelegte Datensignal, um einen Ausgabewert Do zu liefern.
Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild der Datenausgabeschaltung 87, die
in Fig. 6 dargestellt ist. Wie Fig. 7 zeigt, weist die
Datenausgabeschaltung 87 eine Vorverstärkerschaltung 61, die
komplementäre Eingangssignale VI und /VI verstärkt, eine
Hauptverstärkerschaltung 62, die ein Ausgangssignal VO von der
Vorverstärkerschaltung 61 verstärkt, und eine Ausgabepufferschaltung
63, die Ausgabedaten Do nach außen abgibt, auf. Die
Vorverstärkerschaltung 61 wird in Abhängigkeit von einem
Vorverstärker-Aktivierungssignal PAE aktiviert, das vom in Fig. 6
dargestellten Taktsignalgenerator 88 angelegt wird.
Fig. 8 zeigt ein schematisches Diagramm der Verstärkerschaltung, die
in der Vorverstärkerschaltung 61 von Fig. 7 gebildet ist.
Wie in Fig. 8 dargestellt ist, weist die Verstärkerschaltung 40 vom
Stromspiegeltyp PMOS-Transistoren 1 und 3, die eine
Stromspiegelschaltung bilden, NMOS-Transistoren 4 und 2, die jeweils
in Abhängigkeit von komplementären Eingangssignalen VI und /VI
betrieben werden, einen NMOS-Transistor 7 zum Steuern der
Aktivierung sowie einen PMOS-Transistor 10 und einen NMOS-Transistor
11, die ein Übertragungsgatter zum Ausgleichen bilden, auf.
Im Betrieb wird die Vorverstärkerschaltung 40 aktiviert, wenn das
Vorverstärker-Aktivierungssignal PAE mit einem hohen Pegel angelegt
wird. Das bedeutet, daß der Transistor 7 durchschaltet und die
Transistoren 10 und 11 sperren. Wenn das Eingangssignal VI mit einem
niedrigen Pegel angelegt wird, sperren die Transistoren 1, 3 und 4,
während der Transistor 2 in Abhängigkeit vom Eingangssignal /VI auf
hohem Pegel durchschaltet. Folglich wird ein Ausgangssignal VO auf
einem niedrigen Pegel über einen Ausgangsknoten NO ausgegeben.
Wenn das Eingangssignal VI mit einem hohen Pegel angelegt wird, wird
der Transistor 4 anfangs durchgeschaltet. Weil der Transistor 4
leitend gemacht ist, werden die Gate-Spannungen der Transistoren 1
und 3 in Richtung Massepotential vermindert. Somit schaltet der
Transistor 1 durch, so daß ein Ausgangssignal VO mit hohem Pegel
über den Ausgangsknoten NO ausgegeben wird.
Während der inaktiven Zeit wird ein Vorverstärker-Aktivierungssignal
PAE mit einem niedrigen Pegel angelegt. In Abhängigkeit vom Signal
PAE wird der Transistor 7 gesperrt, während die Transistoren 10 und
11 durchschalten. Weil die Transistoren 10 und 11 leitend gemacht
sind, werden die Potentiale der zwei Knoten N0 und N1 ausgeglichen.
Wie bereits beschrieben worden ist, schaltet der Transistor 4 durch,
wenn ein Eingangssignal VO mit hohem Pegel angelegt wird, und auch
die Transistoren 1 und 3 werden leitend gemacht. In diesem Fall
fließt daher ein Durchlaßstrom I′, der in Fig. 8 dargestellt ist,
vom Versorgungspotential Vcc zum Massepotential. Die unnötige
Leistungsaufnahme steigt durch den Durchlaßstrom I′ an. Weil der
Strom I′ über die Transistoren 4 und 7 fließt, steigt ferner das
Potential des Knoten N1 an. Entsprechend werden die Gate-Spannungen
der Transistoren 1 und 3 angehoben, so daß der Transistor 1 eine
lange Zeit benötigt, bis er ausreichend leitend ist.
Wie durch das Signaldiagramm von Fig. 2 gezeigt wird, tritt der
Durchlaßstrom I′ nach dem Zeitpunkt t3 auf, so daß der
Spannungspegel eines Ausgangssignals VO′ allmählich angehoben wird,
nachdem er einmal ausgehend vom Ausgleichspegel abgefallen ist.
Entsprechend benötigt das Ausgangssignal VO′ eine Zeitspanne ΔT1, um
einen gewünschten hohen Pegel zum Zeitpunkt t5 zu erreichen. Das
verhindert einen schnellen Verstärkungsbetrieb.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsaufnahme in einer
Verstärkerschaltung zu vermindern. Ferner soll die
Arbeitsgeschwindigkeit einer Verstärkerschaltung erhöht werden.
Außerdem soll die Leistungsaufnahme in einer
Halbleiterspeichervorrichtung vermindert werden. Ferner soll die
Datenlesegeschwindigkeit einer Halbleiterspeichervorrichtung erhöht
werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die in Anspruch 1, 8 oder 11
gekennzeichnete Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung weist einen ersten
Feldeffekttransistor eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen
zweiten Feldeffekttransistor eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die
zwischen ein erstes und ein zweites Versorgungspotential in Reihe
geschaltet sind, einen Umschalter, einen dritten
Feldeffekttransistor des ersten Leitfähigkeitstyps und einen vierten
Feldeffekttransistor des zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen
dem ersten und dem zweiten Versorgungspotential in Reihe geschaltet
sind, auf. Die Gate-Elektroden des ersten und dritten
Feldeffekttransistors sind mit einem gemeinsamen Knoten des dritten
und vierten Feldeffekttransistors verbunden. Die Gate-Elektrode des
zweiten Feldeffekttransistors empfängt ein erstes komplementäres
Eingangssignal. Die Gate-Elektrode des vierten Feldeffekttransistors
empfängt ein zweites komplementäres Eingangssignal. Der Umschalter
wird abwechselnd mit dem vierten Feldeffekttransistor in
Abhängigkeit vom ersten oder zweiten komplementären Eingangssignal
leitend gemacht.
Im Betrieb wird der Umschalter abwechselnd mit dem vierten
Feldeffekttransistor in Abhängigkeit vom ersten oder zweiten
komplementären Eingangssignal leitend gemacht. Das verhindert einen
Durchlaßstrom, der über den Umschalter sowie den ersten und zweiten
Feldeffekttransistor fließt. Wenn der vierte Feldeffekttransistor
leitend gemacht wird, werden daher die Gate-Spannungen des ersten
und dritten Feldeffekttransistors nicht vom Durchlaßstrom
beeinflußt. Das erlaubt eine schnelle Änderung des
Ausgangssignalpegels.
Die Verstärkerschaltung nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung weist eine erste Verstärkerschaltung, die ein erstes
Ausgangssignal in Abhängigkeit von ersten und zweiten komplementären
Eingangssignalen ausgibt, eine zweite Verstärkerschaltung, die ein
zweites Ausgangssignal in Abhängigkeit von den ersten und zweiten
komplementären Eingangssignalen ausgibt, und eine dritte
Verstärkerschaltung, die ein drittes Ausgangssignal in Abhängigkeit
von den ersten und zweiten komplementären Eingangssignalen ausgibt,
auf. Die zweite Verstärkerschaltung empfängt die ersten und zweiten
komplementären Eingangssignale, so daß die ersten und zweiten
komplementären Ausgangssignale in einer komplementären Beziehung
zueinander stehen. Jede der ersten und zweiten Verstärkerschaltungen
wird von der in Anspruch 1 gekennzeichneten Verstärkungsschaltung
gebildet.
Die Halbleiterspeichervorrichtung nach einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung weist ein Speicherzellenfeld mit einer
Mehrzahl von Speicherzellen, die in Zeilen und Spalten angeordnet
sind, eine Zeilenauswahlschaltung, die eine Zeile im
Speicherzellenfeld in Abhängigkeit von einem extern angelegten
Zeilenadreßsignal auswählt, eine Spaltenauswahlschaltung, die eine
Spalte im Speicherzellenfeld in Abhängigkeit von einem extern
angelegten Spaltenadreßsignal auswählt, einen Leseverstärker, der
ein Datensignal von einer Speicherzelle verstärkt, die von der Zeile
und Spalte bestimmt wird, die von der Zeilenauswahlschaltung und der
Spaltenauswahlschaltung ausgewählt worden sind, um erste und zweite
komplementäre Signale auszugeben, und eine Verstärkerschaltung, die
das verstärkte Datensignal in Abhängigkeit von den ersten und
zweiten komplementären Signalen vom Leseverstärker ausgibt, auf. Die
Verstärkerschaltung weist einen ersten Feldeffekttransistor eines
ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Feldeffekttransistor
eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen ein erstes und ein
zweites Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind, einen
Umschalter, einen dritten Feldeffekttransistor des ersten
Leitfähigkeitstyps und einen vierten Feldeffekttransistor des
zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen dem ersten und dem zweiten
Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind, auf. Die Gate-
Elektroden des ersten und dritten Feldeffekttransistors sind mit
einem gemeinsamen Knoten des dritten und vierten
Feldeffekttransistors verbunden. Die Gate-Elektrode des vierten
Feldeffekttransistors empfängt das erste komplementäre Signal. Die
Gate-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors empfängt das erste
komplementäre Signal. Die Gate-Elektrode des vierten
Feldeffekttransistors empfängt das zweite komplementäre Signal. Der
Umschalter wird abwechselnd mit dem vierten Feldeffekttransistor in
Abhängigkeit vom ersten oder zweiten komplementären Signal leitend
gemacht.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von
den Figuren zeigen:
Fig. 1 das schematisches Schaltbild einer Verstärkerschaltung
nach einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Signaldiagramm des Betriebs der Verstärkerschaltung
von Fig. 1;
Fig. 3 das schematische Schaltbild einer Verstärkerschaltung nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 das schematische Schaltbild einer Verstärkerschaltung nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 das schematische Schaltbild einer Verstärkerschaltung nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 das Blockdiagramm eines DRAM;
Fig. 7 das Blockdiagramm der Datenausgabeschaltung, die in Fig. 6
dargestellt ist; und
Fig. 8 das schematische Schaltbild einer Verstärkerschaltung, die
in der Vorverstärkerschaltung von Fig. 7 enthalten ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Verstärkerschaltung 30 im
Vergleich zur Verstärkerschaltung 50 von Fig. 8 ferner PMOS-
Transistoren 21 und 22 auf, die zwischen dem Versorgungspotential
Vcc und der Source des PMOS-Transistors 3 parallel geschaltet sind.
Das Gate des Transistors 22 ist zum Empfangen eines Vorverstärker-
Aktivierungssignals PAE geschaltet.
Im Betrieb wird die Verstärkerschaltung 30 aktiviert, wenn das
Vorverstärker-Aktivierungssignal PAE mit hohem Pegel angelegt wird.
Genauer gesagt schaltet der Transistor 7 durch, während die
Transistoren 10, 11 und 22 gesperrt werden. Wenn ein Eingangssignal
VI mit niedrigem Pegel angelegt ist, sperren die Transistoren 1, 3
und 4, während der Transistor 21 durchschaltet. Der Transistor 2
schaltet in Abhängigkeit von einem Eingangssignal /VI auf hohem
Pegel durch. Folglich wird über den Ausgangsknoten NO ein
Ausgangssignal VO mit niedrigem Pegel ausgegeben.
Wenn ein Eingangssignal VI auf hohem Pegel angelegt wird, schalten
die Transistoren 1, 3 und 4 durch, während die Transistoren 2 und 21
sperren. Folglich wird ein Ausgangssignal VO mit hohem Pegel über
den Ausgangsknoten NO abgegeben.
Weil der Transistor 21 in Abhängigkeit vom Eingangssignal VI auf
hohem Pegel gesperrt ist, gibt es in diesem Fall keinen
Durchlaßstrom vom Versorgungspotential Vcc über die Transistoren 3
und 4 zum Massepotential. Das verhindert eine unnötige
Leistungsaufnahme. Weil das Potential des Knotens N1 nicht angehoben
wird, kann den Gates der PMOS-Transistoren 1 und 3 ferner das
Massepotential zugeführt werden. Folglich kann Transistor 1 schnell
durchschalten und das Ausgangssignal VO mit dem Versorgungspotential
Vcc kann schnell ausgegeben werden. Das wird im folgenden unter
Bezugnahme auf das Signaldiagramm in Fig. 2 beschrieben.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, fällt das Signal /CAS zum Zeitpunkt
t2 ab, nachdem das Signal /RAS zum Zeitpunkt t1 abgefallen ist. Das
Vorverstärker-Aktivierungssignal PAE auf hohem Pegel wird zum
Zeitpunkt t3 angelegt, und gleichzeitig wird das Potential des
Eingangssignals VI angehoben. Daher fließt für eine kurze Zeitspanne
ΔT2 nach dem Zeitpunkt t3 ein geringer Durchlaßstrom I über die
Transistoren 21, 3 und 4. Weil der Transistor 21 gesperrt wird, wird
der Strom I jedoch zum Zeitpunkt t4 auf ungefähr null gebracht.
Damit erreicht das Potential des Knotens N1 den Massepegel, so daß
der Transistor 1 schnell leitend gemacht wird, um das Ausgangssignal
VO mit dem Pegel des Versorgungspotentials Vcc auszugeben. Wie in
Fig. 2 gezeigt ist, stellt ΔT2 eine Zeitspanne dar, die notwendig
ist, damit das Ausgangssignal VO einen gewünschten hohen Pegel
erreicht, nachdem das Signal PAE angestiegen ist. ΔT2 ist kürzer als
ΔT1. Das verstärkte Ausgangssignal VO kann damit einen gewünschten
hohen Pegel in kürzerer Zeit erreichen, wodurch ein schneller
Betrieb erzielt wird.
Wenn das Vorverstärker-Aktivierungssignal PAE auf niedrigem Pegel
angelegt wird, sperrt der Transistor 7, während die Transistoren 10,
11 und 22 durchschalten. Ein Vorladepotential wird über den
Transistor 22 an den Knoten N1 angelegt, und ein Ausgleich zwischen
den Knoten N0 und N1 wird durch die leitend gemachten Transistoren
10 und 11 ausgeführt.
Fig. 3 zeigt das schematische Schaltbild einer Verstärkerschaltung
nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie
in Fig. 3 gezeigt ist, weist eine Verstärkerschaltung 31 im
Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Verstärkerschaltung 30
einen NMOS-Transistor 23 anstelle des PMOS-Transistors 21 auf. Das
Gate des Transistors 23 ist zum Empfangen eines Eingangssignals /VI
geschaltet. Weil die restliche Schaltungsstruktur mit der Struktur
der Schaltung 30 von Fig. 1 übereinstimmt, wird deren Beschreibung
nicht wiederholt. Die in Fig. 3 dargestellte Verstärkerschaltung 31
arbeitet ähnlich wie die in Fig. 1 gezeigte Schaltung 30, wodurch
die Leistungsaufnahme und die Arbeitsgeschwindigkeit verbessert
werden kann.
Fig. 4 zeigt das schematische Schaltbild einer Verstärkerschaltung
nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie
in Fig. 4 gezeigt ist, weist eine Verstärkerschaltung 50
Verstärkerschaltungen 30a, 30b und 30c auf, die jeweils von der in
Fig. 1 dargestellten Verstärkerschaltung 30 gebildet werden. Die
Verstärkerschaltung 50 liefert ein verstärktes Ausgangssignal VO′ in
Abhängigkeit von den komplementären Eingangssignalen VI′ und /VI′.
Das erste Eingangssignal VI′ wird sowohl als Eingangssignal VI der
Verstärkungsschaltung 30a als auch als Eingangssignal /VI der
Verstärkungsschaltung 30b angelegt. Das zweite Eingangssignal /VI′
wird sowohl als Eingangssignal /VI der Verstärkungsschaltung 30a als
auch als Eingangssignal VI der Verstärkungsschaltung 30b angelegt.
Folglich werden Ausgangssignale VO′′ und /VO′′ in komplementärer
Beziehung von den Verstärkungsschaltungen 30a und 30b ausgegeben.
Die Verstärkungsschaltung 30c empfängt das Ausgangssignal VO′′ als
Eingangssignal VI und das Ausgangssignal /VO′′ als Eingangssignal
/VI. Damit wird das Ausgangssignal VO der Verstärkungsschaltung 30c
als Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung 50 ausgegeben.
Die in Fig. 4 gezeigte Verstärkungsschaltung 50 wird dort angewandt,
wo keine ausreichende Verstärkung nur durch die in Fig. 1
dargestellte Verstärkungsschaltung 30 erreicht werden kann. Weil die
Verstärkungsschaltung 50 drei Verstärkungsschaltungen 30a, 30b und
30c verwendet, kann eine höherer Verstärkungsgrad erreicht werden.
Die in Fig. 4 dargestellte Verstärkungsschaltung 50 kann somit als
Vorverstärkerschaltung 61 verwendet werden, die in Fig. 7 gezeigt
ist.
Fig. 5 zeigt das schematische Schaltbild einer Verstärkerschaltung
nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie
in Fig. 5 gezeigt ist, weist eine Verstärkerschaltung 51
Verstärkerschaltungen 30a und 30b, die jeweils von der in Fig. 1
dargestellten Verstärkerschaltung 30 gebildet werden, und eine
Verstärkerschaltung 40, die von der in Fig. 8 dargestellten
Verstärkerschaltung 40 gebildet werden, auf. Bei der in Fig. 4
dargestellten Verstärkerschaltung 50 werden alle drei
Verstärkerschaltungen 30a, 30b und 30c von der in Fig. 1 gezeigten
Verstärkerschaltung 30 gebildet, während bei der in Fig. 5
dargestellten Ausführungsform die Verstärkerschaltung der
nachfolgenden Stufe von der in Fig. 8 gezeigten Verstärkerschaltung
gebildet wird. Weil die Verstärkerschaltungen 30a und 30b auch in
dieser Ausführungsform benutzt werden, können die Vorteile dieser
Schaltungen, d. h. die Vorteile bei der Leistungsaufnahme und der
Arbeitsgeschwindigkeit, auch hier erzielt werden.
Wie oben beschrieben worden ist, sind in den Verstärkerschaltungen
30 und 31, die in den Fig. 1 und 3 gezeigt sind, die Transistoren 21
und 23 gebildet, die abwechselnd mit dem Transistor 4 leitend
gemacht werden. Dadurch kann ein Stromfluß von der
Versorgungsspannung Vcc zum Massepotential über die Transistoren 3
und 4 verhindert werden. Weil der Anstieg des Potentials am Knoten
N1 verhindert wird, kann der Transistor 1 schnell leitend gemacht
werden. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Verstärkerschaltungen 30 und
31 kann verbessert werden, weil das Ausgangssignal VO auf einem
gewünschten hohen Pegel schnell vom Transistor 1 abgegeben wird.
Die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Verstärkerschaltungen 30 und
31 werden in Abhängigkeit von der Anwendung in den
Schaltungsstrukturen der Fig. 4 und 5 verwendet. Ein höherer
Verstärkungsgrad kann wie erforderlich erreicht werden, indem man
Verstärkerschaltungen 30 und 31 in der in Fig. 4 oder 5
dargestellten Schaltungsart verwendet.
Die oben angeführten Verstärkerschaltungen 30, 31, 50 und 51 werden
nicht nur im DRAM 100 verwendet, das in Fig. 6 dargestellt ist. Sie
können allgemein in einer integrierten
Halbleiterschaltungsvorrichtung benutzt werden.
Claims (11)
1. Verstärkerschaltung, die ein verstärktes Ausgangssignal in
Abhängigkeit von komplementären Eingangssignalen liefert,
gekennzeichnet durch
einen ersten Feldeffekttransistor (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Feldeffekttransistor (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen ein erstes und ein zweites Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind,
ein Schaltmittel (21, 22), das zwischen das erste und zweite Versorgungspotential in Reihe geschaltet ist,
einen dritten Feldeffekttransistor (3) des ersten Leitfähigkeitstyps, und
einen vierten Feldeffekttransistor (4) des zweiten Leitfähigkeitstyps,
wobei die Gate-Elektroden des ersten und dritten Feldeffekttransistors mit einem gemeinsamen Knoten des dritten und vierten Feldeffekttransistors verbunden sind,
die Gate-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors zum Empfangen des ersten komplementären Eingangssignals geschaltet ist,
die Gate-Elektrode des vierten Feldeffekttransistors zum Empfangen des zweiten komplementären Eingangssignals geschaltet ist, und das Umschaltmittel abwechselnd mit dem vierten Feldeffekttransistor in Abhängigkeit vom ersten oder zweiten komplementären Eingangssignal leitend gemacht wird.
einen ersten Feldeffekttransistor (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Feldeffekttransistor (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen ein erstes und ein zweites Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind,
ein Schaltmittel (21, 22), das zwischen das erste und zweite Versorgungspotential in Reihe geschaltet ist,
einen dritten Feldeffekttransistor (3) des ersten Leitfähigkeitstyps, und
einen vierten Feldeffekttransistor (4) des zweiten Leitfähigkeitstyps,
wobei die Gate-Elektroden des ersten und dritten Feldeffekttransistors mit einem gemeinsamen Knoten des dritten und vierten Feldeffekttransistors verbunden sind,
die Gate-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors zum Empfangen des ersten komplementären Eingangssignals geschaltet ist,
die Gate-Elektrode des vierten Feldeffekttransistors zum Empfangen des zweiten komplementären Eingangssignals geschaltet ist, und das Umschaltmittel abwechselnd mit dem vierten Feldeffekttransistor in Abhängigkeit vom ersten oder zweiten komplementären Eingangssignal leitend gemacht wird.
2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein Ausgleichsmittel (10, 11, 12) zum Ausgleichen eines gemeinsamen
Knotens des ersten und zweiten Feldeffekttransistors und des
gemeinsamen Knotens des dritten und vierten Feldeffekttransistors
auf ein vorbestimmtes Potential während der inaktiven Zeit der
Verstärkerschaltung.
3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgleichsmittel
ein zweites Schaltmittel (22), das über das erste Schaltmittel geschaltet ist und in Abhängigkeit von einem inaktiven Signal leitend gemacht wird, und
ein drittes Schaltmittel (10, 11), das zwischen den gemeinsamen Knoten des ersten und zweiten Feldeffekttransistors und den gemeinsamen Knoten des dritten und vierten Feldeffekttransistors geschaltet ist und in Abhängigkeit von einem inaktiven Signal leitend gemacht wird, aufweist.
ein zweites Schaltmittel (22), das über das erste Schaltmittel geschaltet ist und in Abhängigkeit von einem inaktiven Signal leitend gemacht wird, und
ein drittes Schaltmittel (10, 11), das zwischen den gemeinsamen Knoten des ersten und zweiten Feldeffekttransistors und den gemeinsamen Knoten des dritten und vierten Feldeffekttransistors geschaltet ist und in Abhängigkeit von einem inaktiven Signal leitend gemacht wird, aufweist.
4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das dritte Schaltmittel ein CMOS-Übertragungsgatter (10, 11)
aufweist, das zwischen den gemeinsamen Knoten des ersten und zweiten
Feldeffekttransistors und den gemeinsamen Knoten des dritten und
vierten Feldeffekttransistors geschaltet ist und in Abhängigkeit vom
inaktiven Signal leitend gemacht wird.
5. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß
das erste Schaltmittel ein fünfter Feldeffekttransistor (21) des
ersten Leitfähigkeitstyps ist, wobei
das Gate des fünften Feldeffekttransistors zum Empfangen des zweiten
komplementären Eingangssignals geschaltet ist.
6. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß
das erste Schaltmittel ein sechster Feldeffekttransistor (21) des
zweiten Leitfähigkeitstyps ist, wobei
das Gate des sechsten Feldeffekttransistors zum Empfangen des ersten
komplementären Eingangssignals geschaltet ist.
7. Verstärkerschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß
der erste Leitfähigkeitstyp ein P-Kanal-Typ und der zweite
Leitfähigkeitstyp ein N-Kanal-Typ ist.
8. Verstärkerschaltung, gekennzeichnet durch
eine erste Verstärkerschaltung (30a), die von ersten und zweiten komplementären Eingangssignalen abhängig ist, zum Ausgeben eines ersten Ausgangssignals,
eine zweite Verstärkerschaltung (30b), die von ersten und zweiten komplementären Eingangssignalen abhängig ist, zum Ausgeben eines zweiten Ausgangssignals, wobei jede der ersten und zweiten Verstärkerschaltungen von einer Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 gebildet wird,
die zweite Verstärkerschaltung die ersten und zweiten komplementären Eingangssignale empfängt, so daß das zweite Ausgangssignal in komplementärer Beziehung zum ersten Ausgangssignal steht, und eine dritte Verstärkerschaltung, die von den ersten und zweiten Ausgangssignalen abhängig ist, zum Ausgeben eines dritten Ausgangssignals.
eine erste Verstärkerschaltung (30a), die von ersten und zweiten komplementären Eingangssignalen abhängig ist, zum Ausgeben eines ersten Ausgangssignals,
eine zweite Verstärkerschaltung (30b), die von ersten und zweiten komplementären Eingangssignalen abhängig ist, zum Ausgeben eines zweiten Ausgangssignals, wobei jede der ersten und zweiten Verstärkerschaltungen von einer Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 gebildet wird,
die zweite Verstärkerschaltung die ersten und zweiten komplementären Eingangssignale empfängt, so daß das zweite Ausgangssignal in komplementärer Beziehung zum ersten Ausgangssignal steht, und eine dritte Verstärkerschaltung, die von den ersten und zweiten Ausgangssignalen abhängig ist, zum Ausgeben eines dritten Ausgangssignals.
9. Verstärkerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die dritte Verstärkerschaltung von einer Verstärkerschaltung nach
Anspruch 1 gebildet wird.
10. Verstärkerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die dritte Verstärkerschaltung
einen siebten Feldeffekttransistor (1) eines ersten
Leitfähigkeitstyps und einen achten Feldeffekttransistor (2) eines
zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen ein erstes und ein zweites
Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind,
einen neunten Feldeffekttransistor des ersten Leitfähigkeitstyps und einen zehnten Feldeffekttransistor des zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen das erste und das zweite Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind, aufweist,
wobei die Gate-Elektroden des siebten und neunten Feldeffekttransistors mit einem gemeinsamen Knoten des neunten und zehnten Feldeffekttransistors verbunden sind,
die Gate-Elektrode des achten Feldeffekttransistors zum Empfangen eines Ausgangssignals von der ersten Verstärkerschaltung geschaltet ist, und
die Gate-Elektrode des neunten Feldeffekttransistors zum Empfangen eines Ausgangssignals von der zweiten Verstärkerschaltung geschaltet ist.
einen neunten Feldeffekttransistor des ersten Leitfähigkeitstyps und einen zehnten Feldeffekttransistor des zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen das erste und das zweite Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind, aufweist,
wobei die Gate-Elektroden des siebten und neunten Feldeffekttransistors mit einem gemeinsamen Knoten des neunten und zehnten Feldeffekttransistors verbunden sind,
die Gate-Elektrode des achten Feldeffekttransistors zum Empfangen eines Ausgangssignals von der ersten Verstärkerschaltung geschaltet ist, und
die Gate-Elektrode des neunten Feldeffekttransistors zum Empfangen eines Ausgangssignals von der zweiten Verstärkerschaltung geschaltet ist.
11. Halbleiterspeichervorrichtung, gekennzeichnet durch
ein Speicherzellenfeld (85) mit einer Mehrzahl von Speicherzellen, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind,
ein Zeilenauswahlmittel (82), das von einem extern angelegten Zeilenadreßsignal abhängig ist, zum Auswählen einer Zeile im Speicherzellenfeld,
ein Spaltenauswahlmittel (83), das von einem extern angelegten Spaltenadreßsignal abhängig ist, zum Auswählen einer Spalte im Speicherzellenfeld,
ein Leseverstärkermittel (84) zum Verstärken eines Datensignals, das von der Speicherzelle geliefert wird, die von der Zeile und Spalte bestimmt wird, die vom Zeilenauswahlmittel und dem Spaltenauswahlmittel ausgewählt worden sind, um erste und zweite komplementäre Signale zu liefern, und
ein Verstärkermittel (61), das mit dem Ausgang des Leseverstärkermittels verbunden und von den ersten und zweiten komplementären Signalen abhängig ist, zum Ausgeben eines verstärkten Datensignals,
wobei das Verstärkermittel einen ersten Feldeffekttransistor (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Feldeffekttransistor (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen ein erstes und ein zweites Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind,
ein Schaltmittel, einen dritten Feldeffekttransistor (3) des ersten Leitfähigkeitstyps, und einen vierten Feldeffekttransistor (4) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen dem ersten und zweiten Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind, aufweist,
wobei die Gate-Elektroden des ersten und dritten Feldeffekttransistors mit einem gemeinsamen Knoten des dritten und vierten Feldeffekttransistors verbunden sind,
die Gate-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors zum Empfangen des ersten komplementären Eingangssignals geschaltet ist,
die Gate-Elektrode des vierten Feldeffekttransistors zum Empfangen des zweiten komplementären Eingangssignals geschaltet ist, und das Umschaltmittel abwechselnd mit dem vierten Feldeffekttransistor in Abhängigkeit vom ersten oder zweiten komplementären Eingangssignal leitend gemacht wird.
ein Speicherzellenfeld (85) mit einer Mehrzahl von Speicherzellen, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind,
ein Zeilenauswahlmittel (82), das von einem extern angelegten Zeilenadreßsignal abhängig ist, zum Auswählen einer Zeile im Speicherzellenfeld,
ein Spaltenauswahlmittel (83), das von einem extern angelegten Spaltenadreßsignal abhängig ist, zum Auswählen einer Spalte im Speicherzellenfeld,
ein Leseverstärkermittel (84) zum Verstärken eines Datensignals, das von der Speicherzelle geliefert wird, die von der Zeile und Spalte bestimmt wird, die vom Zeilenauswahlmittel und dem Spaltenauswahlmittel ausgewählt worden sind, um erste und zweite komplementäre Signale zu liefern, und
ein Verstärkermittel (61), das mit dem Ausgang des Leseverstärkermittels verbunden und von den ersten und zweiten komplementären Signalen abhängig ist, zum Ausgeben eines verstärkten Datensignals,
wobei das Verstärkermittel einen ersten Feldeffekttransistor (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Feldeffekttransistor (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen ein erstes und ein zweites Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind,
ein Schaltmittel, einen dritten Feldeffekttransistor (3) des ersten Leitfähigkeitstyps, und einen vierten Feldeffekttransistor (4) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen dem ersten und zweiten Versorgungspotential in Reihe geschaltet sind, aufweist,
wobei die Gate-Elektroden des ersten und dritten Feldeffekttransistors mit einem gemeinsamen Knoten des dritten und vierten Feldeffekttransistors verbunden sind,
die Gate-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors zum Empfangen des ersten komplementären Eingangssignals geschaltet ist,
die Gate-Elektrode des vierten Feldeffekttransistors zum Empfangen des zweiten komplementären Eingangssignals geschaltet ist, und das Umschaltmittel abwechselnd mit dem vierten Feldeffekttransistor in Abhängigkeit vom ersten oder zweiten komplementären Eingangssignal leitend gemacht wird.
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