JP2564067B2 - センス回路を有する読み出し出力回路 - Google Patents
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Description
関するもので、特に電気的にプログラム可能な読みだし
専用メモリに使用される。
を有する読み出し出力回路について説明する。
負荷回路202a,ダミートランジスタ211,ダミー
セル210、負荷回路202bから構成される。尚、ダ
ミーセル210は本体ROM220を構成する各セルと
同一の構造を有する。
07a,207bに接続されたカラムセレクタ206
a,206b、ワード線204a乃至204c及びビッ
ト線203a、203b、記憶セル205a乃至205
fを有する。
線209aを介して電源電圧Vccが印加された負荷回
路202a及びカラムセレクタ206a、206bの電
流路の一端に接続されている。また、センスアンプ20
1の第2の入力端は入力線209bを介して電源電圧V
ccが印加された負荷回路202b及びダミートランジ
スタ211の電流路の一端に接続されている。
にはダミーセル210の電流路の一端が接続されてお
り、ダミーセル210の電流路の他端は接地されてい
る。ダミーセル210とダミートランジスタ211のゲ
ート電極には電源電圧Vccが供給されている。尚、負
荷回路202aは、入力線209aの電位を確定させる
為のプルアップ用負荷である。
ミートランジスタ211は、入力線209bに基準電圧
を供給する為のものである。通常、この基準電圧は、電
圧V1と電圧V2との間の中間の電圧V3:V3=(V
1+V2)/2に設定される。尚、電圧V1は、選択さ
れた記憶セルが選択時にのみオン状態になるオンセルだ
った場合の入力線209aの電圧であり、電圧V2は、
選択された記憶セルがオフセルだった場合の入力線20
9aの電圧である。
動作について説明する。外部から与えられたローアドレ
ス信号に従って、ワード線204a乃至204cのどれ
か1本が選択され、選択されたワード線に接続された記
憶セルの内容がビット線203a及び203bに出力さ
れる。
ムデコード線207a,207bのどれか一本が選択さ
れ、選択されたカラムデコード線に接続されたカラムセ
レクタが導通し、ビット線に出力された記憶セルの記憶
内容がセンスアンプ201の第1の入力端に供給され
る。尚、選択されたセルが常に非導通のオフセルである
場合には、負荷回路202aによって入力線209aの
電位が確定される。センスアンプ201は入力線209
aと209bとの電位差を増幅し、選択された記憶セル
の記憶内容を出力する。
路は次の2通りの方法によって、記憶セルに記憶された
データの読み出し速度の高速化を図っていた。第1の方
法はセンスアンプの感度を高くする方法である。
「セル電流」を増加して、ビット線に蓄積された電荷の
放電速度を速める方法である。センスアンプの感度が十
分高い場合は、第2の方法によって読み出し出力回路の
動作速度を速くすることが出来る。
の消費電力が増加するだけでなく、記憶セルのパターン
面積も増大する為、メモリのチップサイズを拡大するこ
とになる。よって、記憶セルに流れるセル電流を増加さ
せて読み出し出力回路の動作速度を速める方法には限界
があった。本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、記憶セルに保持されたデータの読み出し速度の高速
化が図れる読み出し出力回路を提供することを目的とす
る。
るため、本発明の読み出し回路は、メモリセルと、前記
メモリセルと同じ構造を有するダミーセルと、電流路の
一端に電源電圧が供給され、電流路の他端が前記ダミー
セルの出力端子に接続される第1のスイッチ手段と、電
流路の一端が前記メモリセルの出力端子に接続され、電
流路の他端が接地されている第2のスイッチ手段と、前
記電源電圧の2分の1より低い前記ダミーセルの出力信
号が供給される第1の入力端と前記メモリセルの出力信
号が供給される第2の入力端を持つセンスアンプと、前
記センスアンプが動作する前に前記第1及び第2のスイ
ッチ手段をオンして導通状態とし、その後、センス動作
の為に前記第1及び第2のスイッチ手段をオフするスイ
ッチ制御手段とを備える。
り、アドレス信号により指定されたメモリセルがオンセ
ルの場合にセンスアンプの出力を変化させないことが可
能であり、メモリセルからデータの読出し速度がセル電
流に依存せず、メモリセルに流れる電流を増大させるこ
となく、メモリセルからのデータ読み出しの速度の高速
化が図れる。
センス回路を有する読み出し出力回路について説明す
る。図1は、本発明の実施例に係る読み出し出力回路の
回路図である。まず、図1に示す読み出し出力回路の構
成について説明する。
01、本体ROM120、本体ROM120に接続され
た負荷回路102a、ダミートランジスタ111、ダミ
ーセル110、ダミートランジスタ111に接続された
負荷回路102b、入力側スイッチ112、基準側スイ
ッチ113、ビット線スイッチ114a,114bを有
する。ダミーセル110は、本体ROM120を構成す
る各セルと同一の構造を有する。尚、入力側スイッチ1
12、基準側スイッチ113、ビット線スイッチ114
a,114bは、MOSFETから構成される。
線109bを介して負荷回路102b,基準側スイッチ
113の電流路の他端及びダミートランジスタ111の
電流路の一端に接続されている。
は入力線109aを介して負荷回路102aの一端,入
力側スイッチ112の電流路の一端及びカラムセレクタ
106a、106bの電流路の一端に接続されている。
センスアンプ101の出力端は図示せぬ出力バッファ等
に接続されている。負荷回路102a及び102bの他
端には電源電圧Vccが供給されている。
はダミーセル110の電流路の一端に接続されており、
ダミーセル110の電流路の他端は接地されており、ダ
ミートランジスタ111のゲート電極とダミーセル11
0の制御電極には電源電圧Vccが供給されている。
電源電圧Vccが供給されており、その制御電極にはク
ロック信号φ1 ̄(クロック信号φ1が反転した信号を
クロック信号φ1 ̄と定義する)が供給されている。入
力側スイッチ112の電流路の他端は接地され、その制
御電極にはクロック信号φ1が供給されている。
07a、107bに接続されたカラムセレクタ106
a、106b、ワード線104a乃至104c及びビッ
ト線103a、103bに接続された記憶セル105a
乃至105fを有する。
入力線109aに接続され、電流路の他端はビット線1
03aに接続され、そのゲート電極はカラムデコード線
107aに接続されている。
差動入力線109aに接続され、その電流路の他端はビ
ット線103bに接続され、そのゲート電極はカラムデ
コード線107bに接続されている。
105a乃至105fが配置され、それらの電流路の一
端は対応するビット線103a、103bに接続され、
各他端は接地され、制御電極は対応するワード線104
a、104b、104cに接続されている。
流路の一端はビット線103a、103bにそれぞれ接
続され、電流路の他端は接地され、各制御電極にはクロ
ック信号φ1が供給されている。次に、図1に示す記憶
セル105aの記憶内容を読み出す動作について図2及
び図3を参照して説明する。
ローティングゲートに電子が注入されているセル)の場
合の読み出し動作を示すタイミングチャートである。図
3は、記憶セル105aがオンセル(電子が注入されて
いないセル)の場合の読み出し動作を示すタイミングチ
ャートである。図2及び図3のVrefは基準電圧、V
inは入力電圧、Voutは出力電圧、Waはローアド
レスデコード信号、φ1はクロック信号を示している。
図2を参照して記憶セル105aがオフセルの場合の読
み出し動作について説明する。まず、読み出しを行う前
に、図2に示すようにアドレス信号を本体ROM120
に供給すると共にクロック信号φ1をハイレベルに立ち
上げる。
ると、入力側スイッチ112とビット線スイッチ114
a、114bの制御電極にハイレベルの信号が供給さ
れ、基準側スイッチ113の制御電極にロウレベルの信
号が供給され、入力側スイッチ112、基準側スイッチ
113、ビット線スイッチ114a、114bは全てオ
ンする。
T1の間にカラムセレクタ106aが導通し、ローアド
レスデコード信号Waがロウレベルからハイレベルに変
化するが、スイッチ群112、113、114a及び1
14bが導通している為、入力電圧Vin=0、基準電
圧Vref=Vcc、出力電圧Vout=0であり、セ
ンス動作は行われない。
1がロウレベルになると、基準側スイッチ113の制御
電極にはハイレベルの信号が供給され、入力側スイッチ
112、114a、114bの制御電極にロウレベルの
信号が供給され、入力側スイッチ112、基準側スイッ
チ113、ビット線スイッチ114a、114b全てオ
フする。この結果、基準電圧Vrefが負荷回路102
b,ダミーセル110及びダミートランジスタ111に
よって定められる一定電圧V3まで変化する。
線104aに供給されるローアドレスデコード信号Wa
が変化しても、記憶セル105aはオフのままである。
従って、ビット線103aが負荷回路102aによって
充電され、入力電圧Vinは負荷回路102aによって
定まる一定電圧V2まで変化する。
2に示すように本体ROM120の出力とダミーセル1
10の出力の大小関係がT3(Vrefと入力電圧Vi
nの交点)を境に逆転する(Vin<Vrefの状態か
らVin>Vrefの状態へと変化する)。本体ROM
120の出力とダミーセル110の出力の差はセンスア
ンプ101によって増幅され、センスアンプ101の出
力Voutは図2に示すようにロウレベルからハイレベ
ル(0からVcc)に変化し、センス動作が行われる。
次に、図面3を参照して、記憶セル105aがオンセル
の場合について説明する。
ち上げると、前述のように入力側スイッチ112、基準
側スイッチ113、ビット線スイッチ114a、114
bは全てオンし、基準電圧Vrefは電源電圧Vcc
に、入力電圧Vinは接地電位に、出力Voutは接地
電位になる。
ると、入力側スイッチ112、基準側スイッチ113、
ビット線スイッチ114a、114bは全てオフする。
この場合は記憶セル105aがオンセルなので、記憶セ
ル105aを電流が流れ、入力電圧VinはV1(尚、
V1<V2,V3=(V1+V2)/2と設定)に変化
する。また、基準電圧VrefはV3に変化する。
nと基準電圧Vrefの大小関係は一貫して変化しない
ので、出力電圧Voutは変化せず、Vout=0の状
態を維持する。
の動作はビット線103a及び103bの容量、負荷回
路102aの内部インピーダンスよって決定され、記憶
セルに流れるセル電流に左右されない。
に流れるセル電流は、基準電圧Vrefが電源電圧Vc
cから一定電圧V3に変化する時間を左右するが、ダミ
ーセル110に接続される回路の容量はビット線の容量
と比較して十分小さく出来る。よって、読み出し出力回
路の動作速度へのセル電流の影響はごくわずかである。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
す読み出し出力回路の変形例であり、図1に示す読み出
し出力回路にアンド回路501a、501b、501c
を追加したものである。
cの出力端は対応する各ワード線104a、104b、
104cに接続されており、それらの第1の入力端には
対応する各ローアドレスデコード線502a、502
b、502cが接続されており、それらの第2の入力端
にはクロック信号φ2 ̄(ローアドレスデコード信号W
aを遅延させる為の遅延用クロック信号)が供給されて
いる。尚、図4の読み出し出力回路の他の回路構成につ
いては、図1の読み出し出力回路と同様であるので、同
一部分には同一符号を付し説明を省略する。次に、図5
及び図6を参照して記憶セル105aの記憶内容を読み
出す動作について説明する。
合の読み出し動作を示すタイミングチャートである。図
6は、記憶セル105aがオンセルの場合の読み出し動
作を示すタイミングチャートである。
nは入力電圧、Voutは出力電圧、Waはローアドレ
スデコード信号、φ1、φ2はクロック信号、Wa´は
遅延されたローアドレスデコード信号を示している。初
めに、図5を参照して記憶セル105aがオフセルの場
合の読出し動作について説明する。
クロック信号φ1,φ2を共にハイレベルに立ちあげ、
入力側スイッチ112、基準側スイッチ113、ビット
線スイッチ114a、114bは共にオンする。この結
果、基準電圧Vrefは電源電圧Vccとなり、入力電
圧Vinは接地電位になる。また、カラムセレクタ10
6aがオンすることによりビット線103aが選択され
る。
であり、アンドゲート501aの出力するローアドレス
デコード信号Wa´は、ロウレベルであり、メモリセル
の選択は行われない。
レベルに立ち下げられる。すると、入力側スイッチ11
2、基準側スイッチ113、ビット線スイッチ114
a、114bは共にオフする。この結果、基準電圧Vr
efが一定電圧V3に向けて変化し始める。また、入力
電圧Vinも上昇し始める。
ると、クロック信号φ2 ̄がハイレベルとなり、アンド
ゲート501aが開き、記憶セル105aの制御電極に
はローアドレスデコード信号Wa´が供給され、ワード
線104aが選択される。また、ワード線104a及び
ビット線103aが選択されることにより記憶セル10
5aが選択される。しかし、記憶セル105aはオフセ
ルなので、記憶セル105aはオフ状態を維持する。こ
の為、入力電圧Vinは、V2まで変化する。
efの大小関係が所定時間経過後に逆転する(時間T3
を境にVin<Vrefの状態からVin>Vrefの
状態へと変化する)。本体ROM120の出力とダミー
セル110の出力の差はセンスアンプ101によって増
幅され、センスアンプ101の出力Voutはロウレベ
ルからハイレベル(0からVcc)に変化する。
セルであるが、これがEPROMのセルであった場合、
書き込み量の不足や経時変化により、記憶セルのしきい
値電圧が、書き込み量が十分な書き込み直後のセルより
も低下することがある。
ールゲート電極の電位、即ちワード線104aの電位が
ハイレベルであった場合の遮断特性が十分でなく、若
干、漏れ電流が増加する。この漏れ電流は、センス動作
時に負荷がビット線を充電する速度を遅くする。
アンドゲートによりローアドレスデコード信号Wa´を
メモリセルに与えることによってT2までの期間、記憶
セルを完全にオフさせ、負荷回路102aがビット線1
03aを充電する速度の低下を防いでいる。この為、記
憶セルからデータを高速に読み出すことが可能となって
いる。次に、図6を参照して記憶セル105aがオンセ
ルの場合の読み出し動作について説明する。
ロック信号φ2を共にハイレベルに立ち上げ、入力側ス
イッチ112、基準側スイッチ113、ビット線スイッ
チ114a、114bを共にオンし、基準電圧Vref
を電源電圧Vccに、入力電圧Vinを接地電位に設定
する。このとき、アンドゲート501aは閉じており、
ローアドレスデコード信号Wa´はロウレベルである。
カラムセレクタ106aはオンする。
し、入力側スイッチ112、基準側スイッチ113、ビ
ット線スイッチ114a、114bを共にオンする。こ
の結果、基準電圧Vrefが一定電圧V3に向けて変化
し始める。また、クロック信号φ2がハイレベルなの
で、記憶セル105aはオフ状態であり、入力電圧Vi
nもV2に向けて上昇し始める。
ると、クロック信号φ2 ̄がハイレベルとなり、アンド
ゲート501aが開き、記憶セル105aの制御電極に
はローアドレスデコード信号Wa´が供給され、ワード
線104aが選択される。また、カラムセレクタ106
aがオンしているので、記憶セル105aが選択され
る。記憶セル105aがオンセルなので、入力電圧Vi
nはV1に近づくように変化する。
準電圧Vrefを比較する。この場合は、一貫してVi
n<Vrefなので、センスアンプ101の出力Vou
tは変化せず、Vout=0の状態を維持する。
ック信号φ1の立ち下がりより遅らせる結果、図6に示
すように入力電圧Vinの曲線にうねりが生じる可能性
があるが、入力電圧Vinは基準電圧Vrefを越えず
(Vin<Vref)、よって入力電圧Vinと基準電
圧Vrefの大小関係は変化しない。また、仮に入力電
圧Vinが基準電圧Vrefを越える場合も、越える期
間がわずかであり、センスアンプ101はその入力信号
の電位の変化を検知しない。
の変更が可能である。例えば、図1に示す実施例では入
力側スイッチ112、基準側スイッチ113、ビット線
スイッチ114a,114bとしてMOSFETを使用
したが、他のスイッチ回路でも良い。
読み出しの速度がセル電流に依存しない為、記憶セルに
流れる電流を増大させることなく、記憶セルからのデー
タ読み出し速度の高速化が図れる。
読み出し出力回路を示す回路図である。
グチャートである。
グチャートである。
示す回路図である。
グチャートである。
グチャートである。
を示す回路図である。
路、103a、103b…ビット線、104a、104
b、104c…ワード線、105a〜105f…記憶セ
ル、106a、106b…カラムセレクタ、107a、
107b…カラムデコード線、109a、109b…差
動入力線、110…ダミーセル、111…ダミートラン
ジスタ、112…入力側スイッチ、113…基準側スイ
ッチ、114a、114b…ビット線スイッチ、120
…本体ROM、502a、502b、502c…ローア
ドレスデコード線。
Claims (4)
- 【請求項1】 メモリセルと、 前記メモリセルに接続されたメモリセルを選択するワー
ド線と、 前記メモリセルの出力端に接続されたビット線と、 前記メモリセルと同じ構造を有し、電源電圧の2分の1
より低い基準電圧を発生するダミーセルと、 電流路の一端に電源電圧が供給され、電流路の他端が前
記ダミーセルの出力端子に接続される第1のスイッチ手
段と、 電流路の一端が前記ビット線に接続され、電流路の他端
が接地されている第2のスイッチ手段と、 前記ダミーセルから出力される基準電圧が供給される第
1の入力端と前記メモリセルの出力信号が供給される第
2の入力端を持つセンスアンプと、 前記センスアンプが動作する前に前記第1及び第2のス
イッチ手段を導通状態とし、その後、センス動作の為に
前記第1及び第2のスイッチ手段をオフするスイッチ制
御手段とを備えることを特徴とするセンス回路を有する
読み出し出力回路。 - 【請求項2】 電流路の一端が前記ビット線に接続さ
れ、他端が接地された第3のスイッチ手段を具備し、前
記第3のスイッチ手段は前記第1及び第2のスイッチ手
段がオンする時にオンし、また前記第1及び第2のスイ
ッチ手段がオフする時にオフすることを特徴とする請求
項1記載のセンス回路を有する読み出し出力回路。 - 【請求項3】 前記ワード線に接続され、前記スイッチ
制御手段によって前記第1、第2のスイッチ手段がオフ
されてから一定期間、前記ワード線を接地電位に保持
し、前記メモリセルの内容が前記セルから前記ビット線
に出力されることを回避するゲート回路を具備すること
を特徴とする請求項2記載のセンス回路を有する読み出
し出力回路。 - 【請求項4】 前記メモリセルは、EPROMであるこ
とを特徴とする請求項1、2、3記載のセンス回路を有
する読み出し出力回路。
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