JP2621140B2 - Sense amplifier circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、センスアンプ回路に関し、特に、高集積
メモリ素子においてデータ線の微小信号電圧を検知し増
幅するカレントミラー型のセンスアンプ回路に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sense amplifier circuit, and more particularly to a current mirror type sense amplifier circuit for detecting and amplifying a small signal voltage of a data line in a highly integrated memory device.
[従来の技術] 近年、ダイナミック型またはスタチック型のMOSRAM
(Metal Oxide Semiconductor Random Access Mem
ory)などの高集積メモリ素子において、メモリのデー
タ線上の微小信号電圧を高速かつ高感度に検知し増幅す
る増幅器、すなわちセンスアンプ回路の重要性が増大し
つつある。[Prior art] In recent years, dynamic or static MOSRAM
(Metal Oxide Semiconductor Random Access Mem
In highly integrated memory devices such as ory), an amplifier for detecting and amplifying a small signal voltage on a data line of the memory with high speed and high sensitivity, that is, a sense amplifier circuit, is increasing in importance.
第4図は、CMOS(Complementary MOS)回路系で構成
した、カレントミラー型の従来の高感度センスアンプ回
路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional high sensitivity sense amplifier circuit of a current mirror type constituted by a CMOS (Complementary MOS) circuit system.
まず、第4図を参照して従来のカレントミラー型のセ
ンスアンプの構成について説明する。第4図において、
左側のNチャネルMOSトランジスタQN1とPチャネルMOS
トランジスタQP1とが第1のスタティックインバータ1
を形成し、右側のNチャネルMOSトランジスタQN2とPチ
ャネルMOSトランジスタQP2とが第2のスタティックイン
バータ2を形成する。なお、PチャネルのMOSトランジ
スタQP1,QP2はカレントミラー(負荷側)を構成してい
る。MOSトランジスタQN1のゲート電極とMOSトランジス
タQN2のゲート電極とには、それぞれ、互いに相補的関
係にある入力データDINと▲▼とが印加される。
さらに、第1のスタティックインバータ1を構成するMO
SトランジスタQP1およびMOSトランジスタQN1は、Nチャ
ネルのMOSトランジスタQN3を介して、アース電位とVCC
(=5.0V)との間に接続され、第2のスタティックイン
バータ2を構成するMOSトランジスタQP2およびMOSトラ
ンジスタQN2もまた、MOSトランジスタQN3を介してアー
ス電位とVCC(=5.0V)との間に接続されている。このM
OSトランジスタQN3は、外部から印加されるハイレベル
のセンス開始信号φSに応答して導通し、第1のスタテ
ィックインバータ1および第2のスタティックインバー
タ2をアース電位に接続する。さらに、第1のスタティ
ックインバータ1の出力電圧V1が基準電位として第2の
スタティックインバータ2のMOSトランジスタQP2のゲー
ト電極に与えられる。そして、この基準電位V1と▲
▼との差の電圧がセンス出力DOUTとして第2のスタテ
ィックインバータ2から出力される。First, the configuration of a conventional current mirror type sense amplifier will be described with reference to FIG. In FIG.
Left N-channel MOS transistor Q N1 and P-channel MOS
The transistor Q P1 is the first static inverter 1
And the right N-channel MOS transistor Q N2 and P-channel MOS transistor Q P2 form a second static inverter 2. The P-channel MOS transistors Q P1 and Q P2 form a current mirror (load side). MOS transistor to the gate electrodes of the MOS transistor Q N2 of Q N1, respectively, and the input data D IN ▲ ▼ and is applied in a complementary relationship with each other.
Further, the MO constituting the first static inverter 1
The S transistor Q P1 and the MOS transistor Q N1 are connected to the ground potential and V CC via an N-channel MOS transistor Q N3.
(= 5.0 V), and the MOS transistor Q P2 and the MOS transistor Q N2 constituting the second static inverter 2 are also connected to the ground potential and V CC (= 5.0 V) via the MOS transistor Q N3. Is connected between. This M
OS transistor Q N3 is turned on in response to a sense start signal phi S for a high level applied from the outside, for connecting the first static inverter 1 and a second static inverter 2 to the ground potential. Moreover, it applied to the gate electrode of the first output voltage V 1 of the static inverter 1 as the reference potential second static inverter 2 of the MOS transistor Q P2. Then, this reference potential V 1 and ▲
▼ voltage difference between the output from the sense output D OUT as the second static inverter 2.
次に、第5図は、第4図に示した従来のセンスアンプ
回路を構成する各インバータ段の負荷特性およびドライ
バ特性を示す図である。さらに、第6図は、第4図に示
した従来のセンスアンプ回路の入出力特性を示す図であ
り、第7図は、このセンスアンプ回路の総消費電流を示
す図である。Next, FIG. 5 is a diagram showing load characteristics and driver characteristics of each inverter stage constituting the conventional sense amplifier circuit shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing the input / output characteristics of the conventional sense amplifier circuit shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a diagram showing the total current consumption of the sense amplifier circuit.
次に、第5図,第6図および第7図を参照して、第4
図のセンスアンプ回路の動作について説明する。第4図
のセンスアンプ回路において、まず、入力データの検知
開始時には、センス開始信号φSがハイレベルになって
MOSトランジスタQN3が導通し、第1のスタティックイン
バータ1はVCCとアース電位との間に直列に接続され、
第2のスタティックインバータ2はVCCとアース電位と
の間に直列に接続されることになる。そしてスタティッ
クインバータ1のMOSトランジスタQN1のゲート電極には
一方の入力データDINが入力され、スタティックインバ
ータ2のMOSトランジスタQN2のゲート電極には他方の入
力データ▲▼が入力される。ここで、MOSトラン
ジスタQP1は、飽和領域で動作するので、MOSトランジス
タQP1およびQN1からなる第1のスタティックインバータ
1の負荷曲線は、第5図中の曲線aのようになる。ここ
で、第1のスタティックインバータ1のMOSトランジス
タQN1のドライバ特性は、第5図中の曲線bのようにな
り、これらの特性曲線aとbとはV1=Aにおいて交わ
る。さらに、第2のスタティックインバータ2のMOSト
ランジスタQP2のゲート電圧は、QP1のゲート電圧と同じ
A=V1なので、MOSトランジスタQP2およびQN2からなる
第2のスタティックインバータ2の負荷曲線は、第5図
中の曲線cとなる。そして、DIN=▲▼の場合
は、MOSトランジスタQN2のドライバ特性は、QN1の場合
と同様に曲線bとなり、したがって、特性曲線bとcと
はDOUT=Aにおいて交わる。しかしながら、曲線bとc
とは共に5極管領域で交わっているので▲▼がわ
ずかに増減しても、MOSトランジスタQN2のドライバ特性
曲線bは第5図中の曲線dまたはeのように変化し、第
2のスタティックインバータ2の負荷曲線cとの交点
も、第5図中のDOUT=B〜DOUT=Cと大きく変動する。
したがって、第6図の入出力特性図に示したように、第
2のスタティックインバータ2の論理しきい値がDINに
なるように第1のスタティックインバータ1が基準電圧
V1を調整しているということができる。そして、第6図
に示すように、入力電圧DINが低い方が入出力特性曲線
の傾きが大きく、したがってセンスアンプ回路の感度が
良好であり、また第7図に示すように、回路の総消費電
流が小さい。一方、入力電圧DIN,▲▼が共に比較
的高い領域、すなわち2V〜3Vの領域になると、第6図に
示すように、入出力特性曲線の傾き、すなわちセンスア
ンプ回路の感度が急激に低下し、また第7図に示すよう
に回路の総消費電流が著しく増大する。このような現象
は、DIN,▲▼が2V〜3Vの領域では、MOSトランジ
スタQP1,QN1からなる第1のスタティックインバータ1
に流れる定常電流が増大し、かつMOSトランジスタQP2お
よびQN2からなる第2のスタティックインバータ2にお
いてMOSトランジスタQN2によるアース電位への引き下げ
が強くなり、MOSトランジスタQP1およびQP2からなるカ
レントミラーが飽和領域の動作から外れることによるも
のである。Next, referring to FIG. 5, FIG. 6 and FIG.
The operation of the illustrated sense amplifier circuit will be described. In the sense amplifier circuit of FIG. 4, first, at the detection start of the input data, the sense start signal phi S goes high level
The MOS transistor QN3 conducts, the first static inverter 1 is connected in series between V CC and ground potential,
The second static inverter 2 will be connected in series between V CC and ground potential. And the gate electrode of the MOS transistor Q N1 of the static inverter 1 is inputted one of the input data D IN, and the other input data ▲ ▼ is input to the gate electrode of the MOS transistor Q N2 static inverter 2. Here, since the MOS transistor Q P1 operates in the saturation region, the load curve of the first static inverter 1 including the MOS transistors Q P1 and Q N1 is as shown by a curve a in FIG. Here, the driver characteristic of the MOS transistor Q N1 of the first static inverter 1 is as shown by a curve b in FIG. 5, and these characteristic curves a and b intersect at V 1 = A. Further, since the gate voltage of the MOS transistor Q P2 of the second static inverter 2 is the same as the gate voltage of Q P1 , A = V 1 , the load curve of the second static inverter 2 including the MOS transistors Q P2 and Q N2 is , And the curve c in FIG. When D IN = ▲, the driver characteristic of the MOS transistor Q N2 becomes a curve b as in the case of Q N1 , and therefore, the characteristic curves b and c intersect at D OUT = A. However, curves b and c
And in the pentode region, the driver characteristic curve b of the MOS transistor QN2 changes like the curve d or e in FIG. The intersection of the static inverter 2 with the load curve c also greatly varies from D OUT = B to D OUT = C in FIG.
Therefore, as shown in input-output characteristic diagram of FIG. 6, a first static inverter 1 the reference voltage such that the second logical threshold value of the static inverter 2 is D IN
V 1 can be said that has been adjusted. As shown in FIG. 6, when the input voltage D IN is lower, the slope of the input / output characteristic curve is larger, so that the sensitivity of the sense amplifier circuit is better. Further, as shown in FIG. Low current consumption. On the other hand, when the input voltages D IN and ▲ ▼ are both relatively high, that is, in the range of 2 V to 3 V, as shown in FIG. 6, the slope of the input / output characteristic curve, that is, the sensitivity of the sense amplifier circuit rapidly decreases. In addition, as shown in FIG. 7, the total current consumption of the circuit is significantly increased. This phenomenon is caused by the first static inverter 1 composed of MOS transistors Q P1 and Q N1 in the region where D IN , ▲ ▼ is in the range of 2 V to 3 V
Current mirror constant current is increased, and lowered to the ground potential by the MOS transistor Q N2 becomes strong in the MOS transistor Q P2 and Q N2 second static inverter 2 consisting of, a MOS transistor Q P1 and Q P2 flowing through the Deviates from the operation in the saturation region.
[発明が解決しようとする問題点] 従来のセンスアンプ回路は、以上のように構成されて
いるので、低いバイアス条件では、高感度の検知が可能
であるが、バイアス条件が高くなると、すなわち入力電
圧DIN,▲▼のレベルが高くなると、センスアンプ
の感度が著しく劣化するとともに消費電力も増大し、し
たがって良好に動作する入力電圧範囲が狭いという問題
点があった。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional sense amplifier circuit is configured as described above, high-sensitivity detection is possible under a low bias condition. When the level of the voltage D IN , ▲ ▼ becomes high, there is a problem that the sensitivity of the sense amplifier is remarkably deteriorated and the power consumption is increased, so that the input voltage range in which the operation is performed well is narrow.
この発明は、上述のような問題点を解消するためにな
されたもので、広い入力電圧範囲にわたって良好な感度
を有しかつ消費電力が小さいセンスアンプ回路を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a sense amplifier circuit having good sensitivity over a wide input voltage range and low power consumption.
[問題点を解決するための手段] この発明にかかるセンスアンプ回路は、第1の電位が
与えられる第1の電位ノードと第1のノードとの間に接
続される第1の負荷トランジスタ、第1の電位ノードと
第2のノードとの間に接続され、第1の負荷トランジス
タとでカレントミラー回路を構成する第2の負荷トラン
ジスタ、第1の電位とは異なる第2の電位が与えられる
第2の電位ノードと第3のノードとの間に接続され、制
御電極に第1の入力電位が入力される第1の入力トラン
ジスタ、第2の電位ノードと第4のノードとの間に接続
され、制御電極に第2の入力電位が入力される第2の入
力トランジスタ、第1のノードと第3のノードとの間に
接続され、ゲートに一定値の電位が印加されたMOSトラ
ンジスタからなり、第1の負荷トランジスタおよび第1
の入力トランジスタよりもコンダクタンスが小さくな
り、第1のノードと第3のノードとの間に流れる電流を
制限する第1の電流制限トランジスタ、および、第2の
ノードと第4のノードとの間に接続され、ゲートに一定
値の電位が印加されたMOSトランジスタからなり、第2
の負荷トランジスタおよび第2の入力トランジスタより
もコンダクタンスが小さくなり、第2のノードと第4の
ノードとの間に流れる電流を制限する第2の電流制限ト
ランジスタを備え、第2の負荷トランジスタと第2の入
力トランジスタとの間のノードから出力電位を出力する
ものである。[Means for Solving the Problems] The sense amplifier circuit according to the present invention includes a first load transistor connected between a first potential node to which a first potential is applied and a first potential node. A second load transistor connected between the first potential node and the second node and forming a current mirror circuit with the first load transistor; a second load transistor to which a second potential different from the first potential is applied; A first input transistor connected between the second potential node and the third node and having a first input potential input to the control electrode; and a first input transistor connected between the second potential node and the fourth node. A second input transistor to which a second input potential is input to the control electrode, a MOS transistor connected between the first node and the third node, and having a gate applied with a constant potential, First load transistor And the first
And a first current limiting transistor for limiting the current flowing between the first node and the third node, and having a conductance smaller than that of the input transistor of A MOS transistor connected to the gate and having a constant potential applied to the gate,
And a second current limiting transistor that has a smaller conductance than the load transistor and the second input transistor and limits the current flowing between the second node and the fourth node. An output potential is output from a node between the input transistors.
[作用] この発明におけるセンスアンプ回路は、第1および第
2の電流制限トランジスタを設けて第1のノードと第3
のノードとの間の電流および第2のノードと第4のノー
ドとの間の電流に制限し、カレントミラー回路における
第1および第2の負荷トランジスタに流れる電流を制限
することにより、カレントミラーの動作点を飽和領域内
に保つとともに消費電力の増大を防ぐことができる。[Operation] In the sense amplifier circuit according to the present invention, the first and second current limiting transistors are provided so that the first node and the third node are connected to each other.
And the current between the second node and the fourth node, and the current flowing through the first and second load transistors in the current mirror circuit. It is possible to keep the operating point within the saturation region and prevent an increase in power consumption.
[発明の実施例] 第1図は、この発明の一実施例であるセンスアンプ回
路を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a sense amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.
まず、第1図を参照してこの発明の一実施例の構成に
ついて説明する。第1図において、NチャネルのMOSト
ランジスタQN3は、第1図のQN3と同様に外部から印加さ
れるハイレベルのセンス開始信号φSに応答して導通
し、左側のスタティックインバータ3および右側のスタ
ティックインバータ4をVCCとアース電位との間に接続
する。左側のスタティックインバータ3は、第4図の従
来のセンスアンプ回路におけるスタティックインバータ
1と同様にVCC側に設けられたPチャネルMOSトランジス
タQP1と、アース電位側に設けられたNチャネルMOSトラ
ンジスタQN1とを含んでいるが、さらに、これら2つのM
OSトランジスタ間に新たにPチャネルのMOSトランジス
タQP3が直列に挿入されている点で第4図の従来のセン
スアンプ回路と異なっている。一方、右側のスタティッ
クインバータ4は、第4図の従来のセンスアンプ回路に
おけるスタティックインバータ2と同様に、VCC側に設
けられたPチャネルMOSトランジスタQP2と、アース電位
側に設けられたNチャネルMOSトランジスタQN2とを含ん
でいるが、さらに、これら2つのMOSトランジスタ間に
新たにPチャネルMOSトランジスタQP4が直列に挿入され
ている点で第4図の従来のセンスアンプ回路と異なって
いる。これらの新たに追加されたMOSトランジスタQP3お
よびQP4のゲート電極には、Vref(3.0〜4.0V)なる基準
電位が印加されている。なお、PチャネルのMOSトラン
ジスタQP1,QP2はカレントミラー(負荷側)を構成して
いる。また、MOSトランジスタQN1のゲート電極とMOSト
ランジスタQN2のゲート電極とには、それぞれ、第4図
のセンスアンプ回路と同様に互いに相補的関係にある入
力データDINと▲▼とが印加され、スタティック
インバータ3の出力電圧V1が基準電位としてスタティッ
クインバータ4のMOSトランジスタQP2のゲート電極に与
えられ、そしてこの基準電位V1と▲▼との差の電
圧がセンス出力DOUTとしてスタティックインバータ4か
ら出力される。First, the configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In Figure 1, MOS transistor Q N3 of the N-channel in response to a sense start signal phi S for a high level applied from the outside in the same manner as Q N3 of FIG. 1 conducts, left static inverter 3 and the right Is connected between V CC and the ground potential. The static inverter 3 on the left side includes a P-channel MOS transistor Q P1 provided on the V CC side and an N-channel MOS transistor Q P provided on the ground potential side, similarly to the static inverter 1 in the conventional sense amplifier circuit of FIG. N1 and these two M
It differs from the conventional sense amplifier circuit of FIG. 4 in that a P-channel MOS transistor QP3 is newly inserted between the OS transistors in series. On the other hand, the right side of the static inverter 4, like the static inverter 2 in the conventional sense amplifier circuit of FIG. 4, a P-channel MOS transistor Q P2 provided on the V CC side, N-channel provided on the ground potential side MOS transistor QN2, and is different from the conventional sense amplifier circuit of FIG. 4 in that a P-channel MOS transistor QP4 is newly inserted in series between these two MOS transistors. . The gate electrode of the MOS transistor Q P3 and Q P4 added these newly, reference potential becomes Vref (3.0~4.0V) is applied. The P-channel MOS transistors Q P1 and Q P2 form a current mirror (load side). Input data D IN and ▲ ▼ which are complementary to each other are applied to the gate electrode of the MOS transistor Q N1 and the gate electrode of the MOS transistor Q N2 , respectively, as in the sense amplifier circuit of FIG. , the output voltage V 1 of the static inverter 3 is supplied to the gate electrode of the MOS transistor Q P2 static inverter 4 as the reference potential, and a static inverter voltage difference between the reference potential V 1 with ▲ ▼ and as a sense output D OUT 4 is output.
次に、第2図は、第1図に示したこの発明の一実施例
であるセンスアンプ回路の入出力特性を示す図であり、
第3図はこのセンスアンプ回路の総消費電流を示す図で
ある。Next, FIG. 2 is a diagram showing input / output characteristics of the sense amplifier circuit according to one embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 3 shows the total current consumption of the sense amplifier circuit.
次に、第2図および第3図を参照して、第1図に示し
たこの発明の一実施例の動作について説明する。まず、
入力データの検知開始時には、センス開始信号φSがハ
イレベルになってMOSトランジスタQN3が導通し、左側の
スタティックインバータ3はVCCとアース電位との間に
接続され、右側のスタティックインバータ4はVCCとア
ース電位との間に接続されることになる。そして、スタ
ティックインバータ3のMOSトランジスタQN1のゲート電
極には一方の入力データDINが与えられ、スタティック
インバータ4のMOSトランジスタQN2のゲート電極には他
方の入力データ▲▼が与えられる。ここで、DIN,
▲▼が共に比較的低い電圧レベルにある場合に
は、第4図ないし第7図に示した従来のセンスアンプ回
路の場合と同様に、MOSトランジスタQP1とQP2とからな
るカレントミラーは、飽和領域内で動作する。したがっ
て、第2図および第3図から明らかなように、入力デー
タDIN,▲▼のレベルが低い場合には、入出力特性
の傾きが大きくしたがってセンスアンプ感度が良好であ
り、さらに各インバータを流れる定常電流も小さく、し
たがって回路の総消費電流も小さい。一方、DIN,▲
▼が共に比較的高い電圧レベル、すなわち2V〜3Vの領
域になると、第4図に示した従来のセンスアンプ回路で
は、第2図または第3図中において比較のために破線で
示したようにセンスアンプ感度が急激に低下し同時に総
消費電流が著しく増大していた。しかしながら、第1図
に示した実施例によれば、新たに追加されたMOSトラン
ジスタQP3およびQP4のゲート電極に、VCCとアース電位
との中間電位であるVref=3.0〜4.0Vが印加されている
ので、従来大きな電源電流が流れた入力条件下において
も、すなわちDIN,▲▼が共に比較的高いレベルに
ある場合においても、MOSトランジスタQP3,QP4は飽和領
域で動作する。したがって、これらのMOSトランジスタQ
P3,QP4はそれら自身を介して流れる電流をほぼ一定値に
保つ電流制限要素として機能することになる。つまり、
MOSトランジスタQP3のコンダクタンスがMOSトランジス
タQP1のコンダクタンスおよびMOSトランジスタQN1のコ
ンダクタンスより小さく、MOSトランジスタQP4のコンダ
クタンスがトランジスタQP2のコンダクタンスおよびMOS
トランジスタQN2のコンダクタンスより小さいので、MOS
トランジスタQP1およびMOSトランジスタQN1がもっと電
流を流せたとしてもMOSトランジスタQP3により電流が制
限され、同様にMOSトランジスタQP2およびMOSトランジ
スタQN2がもっと電流を流せたとしてもMOSトランジスタ
QP4により電流が制限されるのである。これによって、
入力データレベルの高低にかかわらず、回路を流れる電
流は一定値以下に保たれ、総消費電流の増大を抑制する
ことが可能となる。Next, the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2 and FIG. First,
At the detection start of the input data, MOS transistor Q N3 conducts sense start signal phi S goes high level, static inverter 3 on the left is connected between the V CC and the ground potential, the right of the static inverter 4 It will be connected between V CC and ground potential. Then, the gate electrode of the MOS transistor Q N1 of the static inverter 3 is supplied with the first input data D IN, and the other input data ▲ ▼ is applied to the gate electrode of the MOS transistor Q N2 static inverter 4. Where D IN ,
When both ▲ and ▼ are at relatively low voltage levels, as in the case of the conventional sense amplifier circuit shown in FIGS. 4 to 7, the current mirror including the MOS transistors Q P1 and Q P2 becomes Operates in the saturation region. Therefore, as is clear from FIGS. 2 and 3, when the level of the input data D IN , ▲ ▼ is low, the slope of the input / output characteristics is large, and the sense amplifier sensitivity is good. The flowing steady current is also small, and therefore the total current consumption of the circuit is also small. On the other hand, D IN , ▲
When both ▼ s are at relatively high voltage levels, that is, in the range of 2 V to 3 V, the conventional sense amplifier circuit shown in FIG. 4 uses the conventional sense amplifier circuit shown in FIG. 2 or FIG. The sense amplifier sensitivity was sharply reduced, and at the same time the total current consumption was significantly increased. However, according to the embodiment shown in FIG. 1, the gate electrode of the MOS transistor Q P3 and Q P4 that are newly added, Vref = 3.0~4.0V an intermediate potential between V CC and the ground potential is applied Therefore, the MOS transistors Q P3 and Q P4 operate in the saturation region even under the input condition where a large power supply current flows conventionally, that is, even when D IN and ▼ are both at relatively high levels. Therefore, these MOS transistors Q
P3 and QP4 function as current limiting elements that keep the current flowing through themselves at a substantially constant value. That is,
Conductance of the MOS transistor Q P3 is smaller than the conductance of the conductance and MOS transistor Q N1 of the MOS transistor Q P1, the conductance of the MOS transistor Q conductance of P4 the transistor Q P2 and MOS
Since it is smaller than the conductance of transistor Q N2 ,
Even if the transistor Q P1 and the MOS transistor Q N1 can flow more current, the current is limited by the MOS transistor Q P3 , and similarly, even if the MOS transistor Q P2 and the MOS transistor Q N2 can flow more current, the MOS transistor
The current is limited by Q P4 . by this,
Irrespective of the level of the input data level, the current flowing through the circuit is kept below a certain value, and it is possible to suppress an increase in the total current consumption.
また、第1図中において、MOSトランジスタQP3のしき
い値電圧をVTHとすると、基準電位V1は、入力データ
DIN,▲▼のレベルが高い場合でも、Vref+VTH以
下には下がらない。このため、MOSトランジスタQP1,QP2
からなるカレントミラーは、入力条件が高くなってもほ
とんど飽和領域からずれて動作することがなくなり、し
たがって第2図に示すように、入出力特性が急激に劣化
し、センスアンプ感度が低下することはない。In FIG. 1, when the threshold voltage of the MOS transistor QP3 is V TH , the reference potential V 1 is equal to the input data.
Even if the level of D IN and ▲ ▼ is high, it does not drop below Vref + V TH . Therefore, the MOS transistors Q P1 and Q P2
The current mirror consisting of is hardly deviated from the saturation region even when the input condition becomes high, and therefore, as shown in FIG. 2, the input / output characteristics are rapidly deteriorated and the sense amplifier sensitivity is lowered. There is no.
なお、上述の実施例では、カレントミラーの負荷側を
PチャネルのMOSトランジスタQP1およびQP2で構成した
場合について説明したが、これらをNチャネルのMOSト
ランジスタで構成した場合にも同様の効果を得ることが
できる。なお、この場合には、電流制限要素はNチャネ
ルのMOSトランジスタでなければならない。In the above-described embodiment, the case where the load side of the current mirror is constituted by P-channel MOS transistors Q P1 and Q P2 has been described. However, the same effect can be obtained when these are constituted by N-channel MOS transistors. Obtainable. In this case, the current limiting element must be an N-channel MOS transistor.
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、カレントミラー回
路と第1および第2の入力トランジスタとの間に第1お
よび第2の電流制限トランジスタを設けたことにより、
第1および第2の入力電位のレベルの広い範囲にわたっ
て良好な入出力特性すなわちセンスアンプ感度を得るこ
とができ、さらに高レベルの第1および第2の入力電位
に対しても回路の総消費電力を抑制することができる。[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, by providing the first and second current limiting transistors between the current mirror circuit and the first and second input transistors,
Good input / output characteristics, that is, sense amplifier sensitivity can be obtained over a wide range of the levels of the first and second input potentials, and the total power consumption of the circuit can be obtained even for the high-level first and second input potentials. Can be suppressed.
第1図は、この発明の一実施例であるセンスアンプ回路
を示す回路図である。 第2図は、第1図に示したセンスアンプ回路の入出力特
性を示す図である。 第3図は、第1図に示したセンスアンプ回路の総消費電
流を示す図である。 第4図は、従来のセンスアンプ回路を示す回路図であ
る。 第5図は、第4図に示した従来のセンスアンプ回路の負
荷特性およびドライバ特性を示す図である。 第6図は、第4図に示した従来のセンスアンプ回路の入
出力特性を示す図である。 第7図は、第4図に示した従来のセンスアンプ回路の総
消費電流を示す図である。 図において、1,2,3,4はスタティックインバータ、QN1,Q
N2,QN3はNチャネルMOSトランジスタ、QP1,QP2,QP3,QP4
はPチャネルMOSトランジスタを示す。FIG. 1 is a circuit diagram showing a sense amplifier circuit according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing input / output characteristics of the sense amplifier circuit shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the total current consumption of the sense amplifier circuit shown in FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional sense amplifier circuit. FIG. 5 is a diagram showing load characteristics and driver characteristics of the conventional sense amplifier circuit shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing input / output characteristics of the conventional sense amplifier circuit shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the total current consumption of the conventional sense amplifier circuit shown in FIG. In the figure, 1, 2, 3, and 4 are static inverters, and Q N1 and Q
N2 and QN3 are N-channel MOS transistors, QP1 , QP2 , QP3 and QP4
Denotes a P-channel MOS transistor.
Claims (3)
と第1のノードとの間に接続される第1の負荷トランジ
スタ、 前記第1の電位ノードと第2のノードとの間に接続さ
れ、前記第1の負荷トランジスタとでカレントミラー回
路を構成する第2の負荷トランジスタ、 前記第1の電位とは異なる第2の電位が与えられる第2
の電位ノードと第3のノードとの間に接続され、制御電
極に第1の入力電位が入力される第1の入力トランジス
タ、 前記第2の電位ノードと第4のノードとの間に接続さ
れ、制御電極に第2の入力電位が入力される第2の入力
トランジスタ、 前記第1のノードと前記第3のノードとの間に接続さ
れ、ゲートに一定値の電位が印加されたMOSトランジス
タからなり、前記第1の負荷トランジスタおよび前記第
1の入力トランジスタよりもコンダクタンスが小さくな
り、前記第1のノードと前記第3のノードとの間に流れ
る電流を制限する第1の電流制限トランジスタ、およ
び、 前記第2のノードと前記第4のノードとの間に接続さ
れ、ゲートに一定値の電位が印加されたMOSトランジス
タからなり、前記第2の負荷トランジスタおよび前記第
2の入力トランジスタよりもコンダクタンスが小さくな
り、前記第2のノードと前記第4のノードとの間に流れ
る電流を制限する第2の電流制限トランジスタを備え、 前記第2の負荷トランジスタと前記第2の入力トランジ
スタとの間のノードから出力電位を出力するセンスアン
プ回路。A first load transistor connected between a first potential node to which a first potential is applied and a first node; and a first load transistor connected between the first potential node and a second node. A second load transistor connected to form a current mirror circuit with the first load transistor; a second load transistor supplied with a second potential different from the first potential
A first input transistor connected between the potential node and a third node, and a first input potential is input to the control electrode, connected between the second potential node and a fourth node A second input transistor having a second input potential input to the control electrode, a second input transistor connected between the first node and the third node, and a MOS transistor having a gate applied with a constant potential. A first current limiting transistor having a conductance smaller than that of the first load transistor and the first input transistor, and limiting a current flowing between the first node and the third node; and A MOS transistor connected between the second node and the fourth node and having a gate applied with a constant potential, wherein the second load transistor and the second A second current limiting transistor having a conductance smaller than that of the force transistor and limiting a current flowing between the second node and the fourth node, the second load transistor and the second input; A sense amplifier circuit that outputs an output potential from a node between the transistor and a transistor.
は、センスアンプ回路を不能化して消費電流をゼロにす
るための不能化トランジスタを介して第2の電位ノード
に接続される特許請求の範囲第1項記載のセンスアンプ
回路。2. The first and second current limiting transistors are connected to a second potential node via a disabling transistor for disabling a sense amplifier circuit to reduce current consumption to zero. 2. The sense amplifier circuit according to claim 1.
との間の電位である、特許請求の範囲第1項または第2
項記載のセンスアンプ回路。3. The method according to claim 1, wherein the constant potential is a potential between the first potential and the second potential.
The sense amplifier circuit described in the paragraph.
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1986
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