JP2009026425A - Sense amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、選択されたメモリアレイに記憶されたデータに基づく電流と参照用のメモリアレイのデータに基づく電流を比較してデータを読み出す電流検出型のセンスアンプに関するものである。 The present invention relates to a current detection type sense amplifier that reads data by comparing a current based on data stored in a selected memory array with a current based on data in a reference memory array.
図2は、従来のセンスアンプの構成図である。
このセンスアンプは、ROM(読み出し専用メモリ)等において、選択されたメモリアレイ10に記憶されたデータに基づく電流と、参照用のメモリアレイ20のデータに基づく電流を比較し、このメモリアレイ10のメモリセルに記憶されたデータを読み出す電流検出型のもので、電流検出部30,40と差増増幅部50で構成されている。
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional sense amplifier.
This sense amplifier compares the current based on the data stored in the
メモリアレイ10は、マトリクス状に配列された複数のメモリセル(トランジスタ)MCi(iは1以上の整数)を有し、これらのメモリセルMCiのドレインがドレイン線DLに接続され、ソースがビット線BLに共通接続されている。また、メモリセルMCiのゲートは、対応するワード線WLiに接続されている。各メモリセルMCiは、イオン注入等によってトランジスタの閾値電圧が制御されており、対応するワード線WLiで選択されたときに、イオン注入無しでオン(データ“1”)、イオン注入有りでオフ(データ“0”)となるようにデータが書き込まれている。
The
一方、参照用のメモリアレイ20は、マトリクス状に配列された複数のメモリセルDMCiを有し、これらのメモリセルDMCiのドレインがドレイン線DDLに接続され、ソースがビット線DBLに共通接続されている。また、メモリセルDMCiのゲートは、メモリアレイ10の対応するメモリセルMCiと同じワード線WLiに接続されている。メモリセルDMCiは、イオン注入による閾値電圧の制御が行われておらず、対応するワード線WLiで選択されたときにオンとなる。
On the other hand, the
電流検出部30は、メモリアレイ10の選択されたメモリセルMCiからビット線BLに流れ出す電流を検出して電圧に変換するもので、電源電圧VDDと接地電位GNDの間に直列に接続されたPチャネルMOSトランジスタ(以下、「PMOS」という)31と、NチャネルMOSトランジスタ(以下、「NMOS」という)32,33で構成されている。PMOS31のゲートには、チップイネーブル信号CEを反転したチップイネーブル信号CEBが与えられ、NMOS32のゲートには、参照電圧REFが与えられている。
The
また、NMOS32,33の接続点にはビット線BLが接続され、このビット線BLの電流がNMOS33に流れ込むようになっている。更に、NMOS33のゲートは、PMOS31とNMOS32の接続点N1に接続され、ビット線BLに流れる電流に応じた検出電圧DTOが、この接続点N1から出力されるようになっている。
In addition, a bit line BL is connected to a connection point between the
電流検出部40は、メモリアレイ20の選択されたメモリセルDMCiからビット線DBLに流れ出す電流に基づいて参照電圧REFを生成するもので、電源電圧VDDと接地電位GNDの間に直列に接続されたPMOS41aと、NMOS42a,43aを有している。更に、これらのPMOS41a及びNMOS42a,43aと並列に、それぞれPMOS41b及びNMOS42b,43bが接続されている。
The
PMOS41a,41bのゲートにはチップイネーブル信号CEBが与えられ、NMOS42a,43aの接続点及びNMOS42b,43bの接続点にはビット線DBLが接続され、このビット線DBLの電流がNMOS43a,43bに流れ込むようになっている。また、NMOS42a,43a,42b,43bのゲートは、PMOS41aとNMOS42a、及びPMOS41bとNMOS42bの共通の接続点N2に接続され、この接続点N2から参照電圧REFが出力されるようになっている。
A chip enable signal CEB is applied to the gates of the PMOSs 41a and 41b, and a bit line DBL is connected to a connection point between the
なお、電流検出部30,40の対応するトランジスタは、同一ディメンジョン(ゲート幅、及びゲート長)に設定されている。即ち、PMOS31,41a,41bは同一ディメンジョンであり、NMOS32,42a,42bは同一ディメンジョンであり、NMOS33,43a,43bは同一ディメンジョンである。
The corresponding transistors of the
差動増幅部50は、電流検出部30の接続点N1から出力される検出電圧DTOと、電流検出部40の接続点N2から出力される参照電圧REFを差動増幅して、読み出しデータRDを出力するもので、検出電圧DTOと参照電圧REFがそれぞれゲートに与えられるNMOS51,52を有している。NMOS51,52のドレインは、それぞれPMOS53,54を介して電源電圧VDDに接続されている。また、NMOS51,52のソースは共通接続され、チップイネーブル信号CEで制御されるNMOS55を介して接地電位GNDに接続されている。
The differential amplifying
PMOS53,54のゲートは、NMOS52のドレインに接続され、NMOS51のドレインの信号が、インバータ56を介して読み出しデータRDとして出力されるようになっている。
The gates of the
図3(a),(b)は、図2の動作を示す信号波形図であり、同図(a)はチップイネーブル信号CEが“H”で、センスアンプがアクティブ(通常動作)状態となっているときにアドレス信号によってアクセスされた時(アドレスアクセス時)の信号波形を示し、同図(b)はチップイネーブル信号CEが“L”から“H”に変化して、このセンスアンプがスタンバイ(待機動作)状態からアクティブ状態に移行する時(チップイネーブルアクセス時)の信号波形を示している。 3A and 3B are signal waveform diagrams showing the operation of FIG. 2. FIG. 3A shows that the chip enable signal CE is “H” and the sense amplifier is in an active (normal operation) state. FIG. 5B shows the signal waveform when the address signal is accessed (at the time of address access) when the chip enable signal CE changes from “L” to “H”. The signal waveforms when transitioning from the (standby operation) state to the active state (during chip enable access) are shown.
アクティブ状態において、図3(a)に示すように、ワード線WLiが選択されてレベル“H”(電源電圧VDD)になると、メモリアレイ20のメモリセルDMCiは常にオンであるので、このメモリセルアレイ20のビット線DBLから電流検出部40に電流Imが流れ込む。一方、メモリアレイ10では、選択されたメモリセルMCiのデータが“1”であれば、ビット線BLを介して電流検出部30に電流Imが流れる。メモリセルMCiのデータが“0”であれば、電流は流れない。
In the active state, as shown in FIG. 3A, when the word line WLi is selected and becomes level “H” (power supply voltage VDD), the memory cell DMCi of the
電流検出部30,40の対応するトランジスタは、同一ディメンジョンに設定されているので、NMOS32,42a,42bには、電源電位VDDから同じ大きさの電流Iが流れる。また、電流検出部40のNMOS43a,43bには、この電流Iに加えて、ビット線DBLからの電流Imが半分に分割して流れ込む。一方、電流検出部30のNMOS33に流れる電流は、メモリセルMCiのデータが“1”の時はI+Im、データが“0”の時はIとなる。
Since the corresponding transistors of the
ここで、NMOS32,42a,42bの動作抵抗をRA、NMOS33,43a,43bの動作抵抗をRBとすれば、参照電圧REF、データが“1”の時の検出電圧DTO1、及びデータが“0”の時の検出電圧DTO0は、それぞれ次のようになる。
REF=I・RA+(I+Im/2)・RB
DTO1=I・RA+(I+Im)・RB=REF+Im・RB/2
DTO0=I・RA+I・RB=REF−Im・RB/2
Here, if the operating resistance of the NMOSs 32, 42a, and 42b is RA and the operating resistance of the
REF = I · RA + (I + Im / 2) · RB
DTO1 = I.RA + (I + Im) .RB = REF + Im.RB / 2
DTO0 = I.RA + I.RB = REF-Im.RB / 2
従って、参照電圧REFは、2つの検出電圧DTO1,DTO0の中間レベルとなる。これにより、差動増幅部50で参照電圧REFと検出電圧DTOを比較することにより、読み出されたメモリアレイ10中のメモリセルMCiの記憶内容を、読み出しデータRDとして出力することができる。
Therefore, the reference voltage REF is an intermediate level between the two detection voltages DTO1 and DTO0. Thereby, by comparing the reference voltage REF and the detection voltage DTO in the
一方、メモリを読み出す必要がない場合には、チップイネーブル信号CEを“L”にすることにより、電流検出部30,40のPMOS31,41a,41bと、差動増幅部50のNMOS55をオフ状態にしてスタンバイ状態に移行し、センスアンプの消費電流の低減を図ることができる。
On the other hand, when it is not necessary to read the memory, the chip enable signal CE is set to “L” to turn off the
なお、下記特許文献1〜3には電流検出型のセンスアンプが記載されており、この内、特許文献2には、スタンバイ信号を遅延させて出力回路からの出力を制御することにより、スタンバイから通常への変化速度を速めると共に、歪み波形発生を低減することを目的とした差動増幅装置が記載されている。
The following
しかしながら、前記センスアンプでは、図3(b)に示すように、スタンバイ状態からアクティブ状態に移る時に検出電圧DTOが変動し、誤ったデータを出力するという課題があった。 However, the sense amplifier has a problem that, as shown in FIG. 3B, the detection voltage DTO fluctuates when shifting from the standby state to the active state, and erroneous data is output.
即ち、チップイネーブル信号CEBが“H”から“L”に変化して、スタンバイ状態からアクティブ状態に移行する時点では、電流検出部30のNMOS32のゲートに印加されている参照電圧REFは“L”(接地電位GND)であるので、このNMOS32はオフ状態である。ところが、PMOS31のゲートには“L”のチップイネーブル信号CEBが印加されるので、このPMOS31はオン状態となる。この結果、接続点N1のレベルは急激に上昇する。
That is, when the chip enable signal CEB changes from “H” to “L” and shifts from the standby state to the active state, the reference voltage REF applied to the gate of the NMOS 32 of the
接続点N1はNMOS33のゲートに接続されており、NMOS32のゲートの参照電圧REFが上昇した時に、このNMOS33をオン状態にして接続点N1のレベルを下げるような帰還回路が構成されている。
The node N1 is connected to the gate of the
このため、接続点N1のレベルの急激な上昇によってNMOS33がオン状態となり、この接続点N1のレベルを急激に引き下げるように動作する。接続点N1のレベルが参照電圧REF以下に低下すると、今度はNMOS33がオフ状態となり、接続点N1のレベルは再び上昇する。このようなレベルの上昇、下降を繰り返し、接続点N1のレベルは所定の検出電圧DTOレベルに落ち着くことになる。
For this reason, the
この接続点N1のレベル変動の期間は、メモリセルMCiの正しい読み出しデータRDを出力することができず、擬似データ出力期間としてアクセス時間を遅延させる原因となっていた。 During the level fluctuation period of the connection point N1, the correct read data RD of the memory cell MCi cannot be output, which causes the access time to be delayed as a pseudo data output period.
本発明は、スタンバイ状態からアクティブ状態に移行する時点での擬似データの出力を抑えることにより、アクセス時間を短縮することができるセンスアンプを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a sense amplifier that can shorten the access time by suppressing the output of pseudo data at the time of transition from the standby state to the active state.
本発明は、待機時には動作を停止し、通常時には参照用の第1のメモリセルから出力される電流に基づいて参照電圧を生成する第1の電流検出部と、待機時には動作を停止し、通常時には読み出し対象の第2のメモリセルから出力される電流と前記参照電圧に基づいて検出電圧を生成する第2の電流検出部と、通常時に一方の入力である前記参照電圧と他方の入力である前記検出電圧の差の電圧を増幅して読み出しデータを出力する差動増幅部とを有するセンスアンプにおいて、待機状態から通常状態に移行したときに、前記第2のメモリセルから出力される電流に応じた電圧を生成し、該電圧を一時的に前記差動増幅部の前記他方の入力として与える電流検出手段を設けたことを特徴としている。 The present invention includes a first current detection unit that generates a reference voltage based on a current output from a first memory cell for reference during a standby time, and stops during a standby time. Sometimes a second current detection unit that generates a detection voltage based on the current output from the second memory cell to be read and the reference voltage, and the reference voltage that is one input during the normal time and the other input In a sense amplifier having a differential amplifier for amplifying a voltage of the difference between the detection voltages and outputting read data, a current output from the second memory cell when a transition is made from a standby state to a normal state. According to another aspect of the present invention, there is provided a current detection unit that generates a corresponding voltage and temporarily supplies the voltage as the other input of the differential amplifier.
本発明では、待機状態から通常状態に移行したときに、読み出し対象の第2のメモリセルから出力される電流に応じた電圧を生成し、この生成した電圧を、検出電圧に代えてセンスアンプに与える電流検出手段を設けている。これにより、待機状態から通常状態への移行直後で、第1の電流検出部から出力される参照電圧が低いときに、第2の電流検出部から出力される検出電圧の変動が差動増幅部に印加されることがなくなり、擬似データ出力期間がなくなってアクセス時間を短縮することができるという効果がある。 In the present invention, when a transition is made from the standby state to the normal state, a voltage corresponding to the current output from the second memory cell to be read is generated, and this generated voltage is used as a sense amplifier instead of the detection voltage. A current detecting means is provided. Thus, immediately after the transition from the standby state to the normal state, when the reference voltage output from the first current detection unit is low, the variation in the detection voltage output from the second current detection unit is the differential amplification unit. The pseudo data output period is eliminated and the access time can be shortened.
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。 The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description of the preferred embodiment is read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings are for explanation only, and do not limit the scope of the present invention.
図1は、本発明の実施例1を示すセンスアンプの構成図であり、図2中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a sense
このセンスアンプは、選択されたメモリアレイ10に記憶されたデータに基づく電流と参照用のメモリアレイ20のデータに基づく電流を比較し、このメモリアレイ10のメモリセルに記憶されたデータを読み出す電流検出型のもので、図2と同様の電流検出部30,40及び差増増幅部50に加えて、スイッチ部60、追加の電流検出部70及び制御部としての遅延制御部80を設けた構成となっている。
This sense amplifier compares the current based on the data stored in the selected
メモリアレイ10は、マトリクス状に配列された複数のメモリセル(データ記憶用のトランジスタ)MCiを有し、これらのメモリセルMCiのドレインがドレイン線DLに接続され、ソースがビット線BLに共通接続されている。また、メモリセルMCiのゲートは、対応するワード線WLiに接続されている。各メモリセルMCiは、イオン注入等によってトランジスタの閾値電圧が制御されており、対応するワード線WLiで選択されたときに、イオン注入無しでオン(例えば、データ“1”)、イオン注入有りでオフ(例えば、データ“0”)となるようにデータが書き込まれている。
The
一方、参照用のメモリアレイ20は、マトリクス状に配列された複数のメモリセルDMCiを有し、これらのメモリセルDMCiのドレインがドレイン線DDLに接続され、ソースがビット線DBLに共通接続されている。また、メモリセルDMCiのゲートは、メモリアレイ10の対応するメモリセルMCiと同じワード線WLiに接続されている。このメモリセルDMCiは、イオン注入による閾値電圧の制御が行われておらず、対応するワード線WLiで選択されたときにオンとなる。
On the other hand, the
電流検出部30は、メモリアレイ10の選択されたメモリセルMCiからビット線BLに流れ出す電流を検出して電圧に変換するもので、電源電圧VDDと接地電位GNDの間に直列に接続されたPMOS31と、NMOS32,33で構成されている。PMOS31のゲートには、チップイネーブル信号CEBが与えられ、NMOS32のゲートには電流検出部40からの参照電圧REFが与えられ、それぞれ導通状態が制御されるようになっている。
The
また、NMOS32,33の接続点にはビット線BLが接続され、このビット線BLの電流がNMOS33に流れ込むようになっている。更に、NMOS33のゲートは、PMOS31とNMOS32の接続点N1に接続され、この接続点N1のレベルによって導通状態が制御されている。そして、ビット線BLに流れる電流に応じた検出電圧DTOが、接続点N1から出力されるようになっている。
In addition, a bit line BL is connected to a connection point between the
電流検出部40は、メモリアレイ20の選択されたメモリセルDMCiからビット線DBLに流れ出す電流に基づいて参照電圧REFを生成するもので、電源電圧VDDと接地電位GNDの間に直列に接続されたPMOS41aとNMOS42a,43aを有している。更に、これらのPMOS41a及びNMOS42a,43aと並列に、PMOS41b及びNMOS42b,43bが接続されている。
The
PMOS41a,41bのゲートにはチップイネーブル信号CEBが与えられ、NMOS42a,43aの接続点及びNMOS42b,43bの接続点にはビット線DBLが接続され、このビット線DBLの電流がNMOS43a,43bに流れ込むようになっている。また、NMOS42a,43a,42b,43bのゲートは、PMOS41aとNMOS42a、及びPMOS41bとNMOS42bの共通の接続点N2に接続され、この接続点N2のレベルによって導通状態が制御されるようになっている。接続点N2のレベルは、参照電圧REFとして電流検出部30と差動増幅部50に与えられている。ここで、電流検出部30,40の対応するトランジスタは、同一ディメンジョンに設定されている。即ち、PMOS31,41a,41bは同一ディメンジョンであり、NMOS32,42a,42bは同一ディメンジョンであり、NMOS33,43a,43bは同一ディメンジョンである。
A chip enable signal CEB is applied to the gates of the PMOSs 41a and 41b, and a bit line DBL is connected to a connection point between the
差動増幅部50は、スイッチ部60を介して与えられる検出電圧DTと電流検出部40から与えられる参照電圧REFを差動増幅して読み出しデータRDを出力するもので、検出電圧DTと参照電圧REFがそれぞれゲートに与えられるNMOS51,52を有している。NMOS51,52のドレインは、それぞれPMOS53,54を介して電源電圧VDDに接続されている。NMOS51,52のソースは共通接続され、チップイネーブル信号CEで制御されるNMOS55を介して接地電位GNDに接続されている。PMOS53,54のゲートは、NMOS52のドレインに接続され、NMOS51のドレインの信号が、インバータ56を介して読み出しデータRDとして出力されるようになっている。
The
スイッチ部60は、電流検出部30から出力される検出電圧DTOと、電流検出部70から出力される検出電圧DTAを切り換えて検出電圧DTとして差動増幅部50に与えるものである。このスイッチ部60は、電流検出部30の接続点N1と差動増幅部50のNMOS51のゲートの間の接続を制御信号CEDによって制御するスイッチ用のNMOS61と、電流検出部70の接続点N3と差動増幅部50のNMOS51のゲートの間の接続を制御信号CEDBによって制御するスイッチ用のNMOS62で構成されている。
The
電流検出部70は、スタンバイ状態からアクティブ状態に移行する時点に、一定時間だけメモリアレイ10のビット線BLに接続され、電流検出部40と同様の回路構成によって、このビット線BLに流れ出す電流に応じた検出電圧DTAを生成するものである。この電流検出部70は、電源電圧VDDと接地電位GNDの間に直列に接続されたPMOS71aと、NMOS72a,73aを有している。更に、これらのPMOS71a及びNMOS72a,73aに並列に、PMOS71b及びNMOS72b,73bが接続されている。
The
PMOS71a,71bのゲートにはチップイネーブル信号CEBが与えられ、NMOS72a,73aの接続点及びNMOS72b,73bの接続点には、制御信号CEDBでオン・オフ制御されるスイッチ用のNMOS74を介してビット線BLが接続され、このビット線BLの電流がNMOS73a,73bに流れ込むようになっている。また、NMOS72a,73a,72b,73bのゲートは、PMOS71aとNMOS72a、及びPMOS71bとNMOS72bの共通の接続点N3に接続され、この接続点N3のレベルによって導通状態が制御されるようになっている。接続点N3のレベルは、検出電圧DTAとしてスイッチ部60に与えられている。ここで、電流検出部70のPMOS71a,71b、NMOS72a,72b,73a,73bは、電流検出部40の対応するPMOS41a,41b、NMOS42a,42b,43a,43bと同一ディメンジョンに設定されている。
A chip enable signal CEB is applied to the gates of the
遅延制御部80は、チップイネーブル信号CEに基づいてスイッチ部60と電流検出部70に対する制御信号CED,CEDBを生成するもので、このチップイネーブル信号CEを遅延させる遅延素子(DLY)81と、チップイネーブル信号CEと遅延素子81で遅延されたチップイネーブル信号CEの論理積を反転して出力する否定的論理積ゲート(以下、「NAND」という)82を有している。NAND82の出力信号は、インバータ83で反転されて制御信号CEDとして出力されると共に、遅延素子84で遅延されて制御信号CEDBとして出力されるようになっている。
The
図4は、図1の動作を示す信号波形図である。以下、この図4を参照しつつ、図1のセンスアンプがスタンバイ状態からアクティブ状態に移行する時の動作を説明する。 FIG. 4 is a signal waveform diagram showing the operation of FIG. Hereinafter, the operation when the sense amplifier of FIG. 1 shifts from the standby state to the active state will be described with reference to FIG.
スタンバイ状態では、チップイネーブル信号CE,CEBがそれぞれ“L”,“H”となっており、電流検出部30,40,70及び差動増幅部50に電流は流れず、その動作は停止している。この時、遅延制御部80から出力される制御信号CED,CEDBは、それぞれ“L”,“H”である。従って、スイッチ部60のNMOS61はオフ、スイッチ部60のNMOS62と電流検出部70のNMOS74はオンである。
In the standby state, the chip enable signals CE and CEB are “L” and “H”, respectively, and no current flows through the
チップイネーブル信号CEが“L”から“H”に変化してアクティブ状態になると、チップイネーブル信号CEBは“H”から“L”に変化し、電流検出部30,40,70及び差動増幅部50の動作が開始される。この時点では、遅延素子81の遅延時間τ1により、制御信号CED,CEDBは、それぞれ“L”,“H”である。従って、NMOS61はオフ、NMOS62,74はオンである。
When the chip enable signal CE changes from “L” to “H” to become an active state, the chip enable signal CEB changes from “H” to “L”, and the
これにより、電流検出部30の接続点N1のレベルは、従来の回路と同様に上昇、下降を繰り返し、所定の検出電圧DTOレベルに落ち着く。また、電流検出部40の接続点N2のレベルは、徐々に上昇して参照電圧REFに達する。更に、電流検出部70では、電流検出部40と同様の動作が行われ、接続点N3のレベルは徐々に上昇してメモリセルMCiのデータに応じた検出電圧DTAに落ち着く。
Thereby, the level of the connection point N1 of the
この時、NMOS61はオフとなっているので、電流検出部40の接続点N1の変動する検出電圧DTOは差動増幅部50には与えられず、電流検出部70の接続点N3の安定した検出電圧DTAが差動増幅部50に与えられる。
At this time, since the NMOS 61 is off, the detection voltage DTO that fluctuates at the connection point N1 of the
次に、遅延素子81の遅延時間τ1が経過すると、制御信号CEDは“L”から“H”に変化する。この時点では、遅延素子84により、制御信号CEDBは“H”である。これにより、NMOS61,62,74はすべてオンとなり、電流供給部30の検出電圧DTOと電流検出部70の検出電圧VTAが差動増幅部50に与えられる。
Next, when the delay time τ1 of the
更に、遅延素子84の遅延時間τ2が経過すると、制御信号CEDBは“H”から“L”に変化する。これにより、NMOS62,74がオフになり、電流検出部70は、メモリアレイ10及び差動増幅部50から切り離される。その後は、従来のセンスアンプと同様に、メモリアレイ10で読み出されたメモリセルMCiのデータに基づいて電流検出部30によって検出電圧DTOが生成され、差動増幅部50によって検出電圧DTOと参照電圧REFの比較が行われて読み出しデータRDが出力される。
Further, when the delay time τ2 of the
以上のように、この実施例1のセンスアンプは、参照電圧RFEを生成する電流検出部40と同様の構成でメモリアレイ10のビット線BLに流れる電流に応じて検出電圧DTAを生成する電流検出部70を追加し、スタンバイ状態からアクティブ状態に移行した直後の一定時間(τ1)、この電流検出部70で生成された検出電圧DTAを差動増幅部50に与えるようにしている。更に、その後の一定時間(τ2)、電流検出部70の検出電圧DTと電流検出部30の検出電圧DTOを差動増幅部50に与え、その後、電流検出部70を切り離すようにしている。これにより、スタンバイ状態からアクティブ状態に移行した直後に、電流検出部30の変動する検出電圧DTOが差動増幅器50に与えられることがなくなり、擬似データの出力を抑えてアクセス時間を短縮することができるという利点がある。
As described above, the sense amplifier according to the first embodiment has a configuration similar to that of the
図5は、本発明の実施例2を示すセンスアンプの構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 FIG. 5 is a configuration diagram of a sense amplifier showing Embodiment 2 of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.
このセンスアンプは、図1中のスイッチ部60、電流検出部70及び遅延制御部80に代えて、簡素化したスイッチ部60A(NMOS62)、電流検出部70A及び遅延制御部80Aを設けた構成となっている。
This sense amplifier has a configuration in which a simplified switch unit 60A (NMOS 62), a
スイッチ部60Aは、図1中のスイッチ部60のNMOS61を除去して、電流検出部30の接続点N1を差動増幅部50に直接接続したものである。これにより、接続点N1は、NMOS62を介して電流検出部70Aの接続点N3に接続されることになる。
The switch unit 60A is obtained by removing the NMOS 61 of the
電流検出部70Aは、電源電圧VDDと接地電位GNDの間に直列に接続されたPMOS71と、NMOS72,73で構成されている。PMOS71のゲートには、チップイネーブル信号CEBが与えられている。また、NMOS72,73のゲートはPMOS71とNMOS72の接続点N3に接続され、この接続点N3のレベルによって導通状態が制御されるようになっている。NMOS72,73の接続点には、スイッチ用のNMOS74を介してビット線BLが接続されている。また、接続点N3は、スイッチ用のNMOS75を介して参照電圧REFが与えられると共に、スイッチ部60AのNMOS62を介して、電流検出部30の接続点N1と差動増幅部50のNMOS51のゲートに接続されている。なお、電流検出部70AのPMOS71とNMOS72,73は、電流検出部40の対応するPMOS41a、NMOS42a,43aと同一ディメンジョンに設定されている。
The
遅延制御部80Aは、スイッチ用のNMOS62,74,75に対する制御信号CEDBを生成するもので、チップイネーブル信号CEを一定時間だけ遅延させる遅延素子81と、チップイネーブル信号CEと遅延素子81で遅延されたチップイネーブル信号の論理積を反転するNAND82で構成され、このNAND82から、制御信号CEDBが出力されるようになっている。その他の構成は、図1と同様である。
The
図6は、図5の動作を示す信号波形図である。以下、この図6を参照しつつ、図5のセンスアンプがスタンバイ状態からアクティブ状態に移行する時の動作を説明する。 FIG. 6 is a signal waveform diagram showing the operation of FIG. Hereinafter, the operation when the sense amplifier of FIG. 5 shifts from the standby state to the active state will be described with reference to FIG.
スタンバイ状態では、チップイネーブル信号CE,CEBがそれぞれ“L”,“H”となっており、電流検出部30,40,70A及び差動増幅部50の動作は停止している。この時、遅延制御部80Aから出力される制御信号CEDBは“H”であり、スイッチ部60AのNMOS62と電流検出部70AのNMOS74,75はオンである。従って、電流検出部30,70Aは並列に接続される。
In the standby state, the chip enable signals CE and CEB are “L” and “H”, respectively, and the operations of the
チップイネーブル信号CEが“L”から“H”に変化してアクティブ状態になると、チップイネーブル信号CEBは“H”から“L”に変化し、電流検出部30,40,70A及び差動増幅部50の動作が開始される。この時点では、遅延素子81により、制御信号CEDBは“H”であり、NMOS62,74,75はオンとなっている。
When the chip enable signal CE changes from “L” to “H” to become an active state, the chip enable signal CEB changes from “H” to “L”, and the
これにより、電流検出部40の接続点N2のレベルは、徐々に上昇して参照電圧REFに達する。また、電流検出部70Aでも電流検出部40と同様の動作により、接続点N3のレベルは徐々に上昇し、参照電圧REFに達する。一方、電流検出部30の接続点N1は、オン状態のNMOS62によって電流検出部70Aの接続点N3に接続されているので、この接続点N1のレベルは変動せず、徐々に上昇して参照電圧REFに達する。
Thereby, the level of the connection point N2 of the
遅延素子81の遅延時間が経過すると、制御信号CEDBは“H”から“L”に変化する。これにより、NMOS62,74,75がオフになり、電流検出部70Aは、メモリアレイ10及び差動増幅部50から切り離される。その後は、従来のセンスアンプと同様に、メモリアレイ10で読み出されたメモリセルMCiのデータに基づいて電流検出部30によって検出電圧DTOが生成され、差動増幅部50によって検出電圧DTOと参照電圧REFの比較が行われて読み出しデータRDが出力される。
When the delay time of the
以上のように、この実施例2のセンスアンプは、参照電圧REFを生成する電流検出部40と同様の構成の電流検出部70Aにより、スタンバイ状態からアクティブ状態に移行した直後の一定時間、この電流検出部70Aで生成された参照電圧REFを接続点N1に出力して検出電圧DTOとして差動増幅部50に与えるようにしている。これにより、スタンバイ状態からアクティブ状態に移行した直後に、電流検出部30から変動する検出電圧DTOが出力されることがなくなり、実施例1に比べて簡素化された回路構成で、擬似データの出力を抑えてアクセス時間を短縮することができるという利点がある。
As described above, in the sense amplifier according to the second embodiment, the
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
(a) ROMに適用したセンスアンプの例を説明したが、メモリアレイ10,20は、電流を流す方式のものであれば、ROMに限定するものではない。
(b) 電流検出部30,40や差動増幅部50の具体的な回路構成は、例示したものに限定されない。
(c) 電流検出部40は、例えばPMOS41a,41bのように、同一ディメンジョンのトランジスタを2つ並列に接続しているが、駆動能力が2倍のトランジスタに置き換えることができる。電流検出部70も同様である。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible. Examples of this modification include the following.
(A) Although the example of the sense amplifier applied to the ROM has been described, the
(B) Specific circuit configurations of the
(C) In the
10,20 メモリアレイ
30,40,70,70A 電流検出部
50 差動増幅部
60,60A スイッチ部
80,80A 遅延制御部
10, 20
Claims (9)
待機時には動作を停止し、通常時には読み出し対象の第2のメモリセルから出力される電流と前記参照電圧に基づいて検出電圧を生成する第2の電流検出部と、
通常時に一方の入力である前記参照電圧と他方の入力である前記電圧の差の電圧を増幅して読み出しデータを出力する差動増幅部とを有するセンスアンプにおいて、
待機状態から通常状態に移行したときに、前記第2のメモリセルから出力される電流に応じた電圧を生成し、該電圧を一時的に前記差動増幅部の前記他方の入力として与える電流検出手段を設けたことを特徴とするセンスアンプ。 A first current detection unit that stops operation during standby and generates a reference voltage based on a current output from the first memory cell for reference during normal operation;
A second current detection unit that stops operation during standby and generates a detection voltage based on the current output from the second memory cell to be read and the reference voltage in normal time;
In a sense amplifier having a differential amplifying unit that amplifies a voltage difference between the reference voltage that is one input and the voltage that is the other input and outputs read data at a normal time,
Current detection that generates a voltage corresponding to the current output from the second memory cell when the transition from the standby state to the normal state is performed, and temporarily applies the voltage as the other input of the differential amplifier A sense amplifier characterized in that means are provided.
前記参照電圧が出力される第1ノードと電源電圧との間に接続されてイネーブル信号で動作が制御される第1のトランジスタと、
前記第1のメモリセルからの電流が与えられる第2ノードと前記第1ノードとの間に接続されて該第1ノードの電圧で導通状態が制御される第2のトランジスタと、
前記第2ノードと接地電位との間に接続されて前記第1ノードの電圧で導通状態が制御される第3のトランジスタとを有し、
前記第2の電流検出部は、
前記検出電圧が出力される第3ノードと電源電圧との間に接続されて前記イネーブル信号で動作が制御される第4のトランジスタと、
前記第2のメモリセルからの電流が与えられる第4ノードと前記第3ノードとの間に接続されて前記参照電圧で導通状態が制御される第5のトランジスタと、
前記第4ノードと接地電位との間に接続されて前記第3ノードの電圧で導通状態が制御される第6のトランジスタとを有し、
前記電流検出手段は、
電源電圧と第5ノードとの間に接続されて前記イネーブル信号で動作が制御される第7のトランジスタと、
前記第5ノードと第6ノードとの間に接続されて該第5ノードの電圧で導通状態が制御される第8のトランジスタと、
前記第6ノードと接地電位との間に接続されて前記第5ノードの電圧で導通状態が制御される第9のトランジスタと、
前記差動増幅部と前記第3ノードとの間に設けられ、待機状態から通常状態に移行したときに第1の時間オフとなって前記検出電圧の該差動増幅部への出力を停止する第1のスイッチと、
前記差動増幅部と前記第5ノードとの間に設けられ、待機状態から通常状態に移行したときに前記第1の時間よりも長い第2の時間オンとなって該第5ノードの電圧を前記検出電圧として該差動増幅部に出力する第2のスイッチと、
前記第2のメモリセルと前記第6ノードとの間に設けられ、前記第2のスイッチと共にオンとなって該第2のメモリセルの電流を該第6ノードに出力する第3のスイッチとを有する、
ことを特徴とする請求項1記載のセンスアンプ。 The first current detector is
A first transistor connected between a first node from which the reference voltage is output and a power supply voltage, the operation of which is controlled by an enable signal;
A second transistor connected between a second node to which a current from the first memory cell is applied and the first node, the conduction state of which is controlled by the voltage of the first node;
A third transistor connected between the second node and a ground potential, the conduction state of which is controlled by the voltage of the first node;
The second current detector is
A fourth transistor connected between a third node from which the detection voltage is output and a power supply voltage and whose operation is controlled by the enable signal;
A fifth transistor connected between a fourth node to which a current from the second memory cell is applied and the third node and whose conduction state is controlled by the reference voltage;
A sixth transistor connected between the fourth node and a ground potential, the conduction state of which is controlled by the voltage of the third node;
The current detection means includes
A seventh transistor connected between a power supply voltage and a fifth node and controlled in operation by the enable signal;
An eighth transistor connected between the fifth node and the sixth node, the conduction state of which is controlled by the voltage of the fifth node;
A ninth transistor connected between the sixth node and a ground potential, the conduction state of which is controlled by the voltage of the fifth node;
Provided between the differential amplifying unit and the third node, and when a transition is made from the standby state to the normal state, it is turned off for a first time and the output of the detection voltage to the differential amplifying unit is stopped. A first switch;
Provided between the differential amplifying unit and the fifth node, and when the transition from the standby state to the normal state, the second node is turned on for a second time longer than the first time, and the voltage of the fifth node is A second switch that outputs the detected voltage to the differential amplifier;
A third switch provided between the second memory cell and the sixth node, which is turned on together with the second switch and outputs a current of the second memory cell to the sixth node; Have
The sense amplifier according to claim 1.
前記参照電圧が出力される第1ノードと電源電圧との間に接続されてイネーブル信号で動作が制御される第1のトランジスタと、
前記第1のメモリセルからの電流が与えられる第2ノードと前記第1ノードとの間に接続されて該第1ノードの電圧で導通状態が制御される第2のトランジスタと、
前記第2ノードと接地電位との間に接続されて前記第1ノードの電圧で導通状態が制御される第3のトランジスタとを有し、
前記第2の電流検出部は、
前記検出電圧が出力される第3ノードと電源電圧との間に接続されて前記イネーブル信号で動作が制御される第4のトランジスタと、
前記第2のメモリセルからの電流が与えられる第4ノードと前記第3ノードとの間に接続されて前記参照電圧で導通状態が制御される第5のトランジスタと、
前記第4ノードと接地電位との間に接続されて前記第3ノードの電圧で導通状態が制御される第6のトランジスタとを有し、
前記電流検出手段は、
電源電圧と第5ノードとの間に接続されて前記イネーブル信号で動作が制御される第7のトランジスタと、
前記第5ノードと第6ノードとの間に接続されて該第5ノードの電圧で導通状態が制御される第8のトランジスタと、
前記第6ノードと接地電位との間に接続されて前記第5ノードの電圧で導通状態が制御される第9のトランジスタと、
前記第3ノードと前記第5ノードとの間に設けられ、待機状態から通常状態に移行したときに一定時間オンとなる第1のスイッチと、
前記第1ノードと前記第5ノードとの間に設けられ、前記第1のスイッチと共にオンとなって該第5ノードに前記参照電圧を出力する第2のスイッチと、
前記第2のメモリセルと前記第6ノードとの間に設けられ、前記第1のスイッチと共にオンとなって該第2のメモリセルの電流を該第6ノードに出力する第3のスイッチとを有する、
ことを特徴とする請求項1記載のセンスアンプ。 The first current detector is
A first transistor connected between a first node from which the reference voltage is output and a power supply voltage, the operation of which is controlled by an enable signal;
A second transistor connected between a second node to which a current from the first memory cell is applied and the first node, the conduction state of which is controlled by the voltage of the first node;
A third transistor connected between the second node and a ground potential, the conduction state of which is controlled by the voltage of the first node;
The second current detector is
A fourth transistor connected between a third node from which the detection voltage is output and a power supply voltage and whose operation is controlled by the enable signal;
A fifth transistor connected between a fourth node to which a current from the second memory cell is applied and the third node and whose conduction state is controlled by the reference voltage;
A sixth transistor connected between the fourth node and a ground potential, the conduction state of which is controlled by the voltage of the third node;
The current detection means includes
A seventh transistor connected between a power supply voltage and a fifth node and controlled in operation by the enable signal;
An eighth transistor connected between the fifth node and the sixth node, the conduction state of which is controlled by the voltage of the fifth node;
A ninth transistor connected between the sixth node and a ground potential, the conduction state of which is controlled by the voltage of the fifth node;
A first switch that is provided between the third node and the fifth node and is turned on for a predetermined time when the standby state is shifted to the normal state;
A second switch provided between the first node and the fifth node, which is turned on together with the first switch and outputs the reference voltage to the fifth node;
A third switch provided between the second memory cell and the sixth node, which is turned on together with the first switch and outputs a current of the second memory cell to the sixth node; Have
The sense amplifier according to claim 1.
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