JP2647290B2 - ブートストラップ回路 - Google Patents
ブートストラップ回路Info
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Description
イッチして関連する電源装置から得られる電圧を2倍に
するCMOS回路に関する。本回路は特にデータプロセ
ッサのメモリのアクセス回路での使用を意図している。
を提供するコンデンサを用いている。電源の一方の特定
の極性を用いて本序論を単純化するが、好ましい例にお
いては一方の端子は接地であり、他方の端子は正極性で
ある。(一般的な場合も本特定の例の説明から明らかで
ある。)これらの回路は、コンデンサを最初に電源で充
電し、次に負荷にコンデンサの電荷を放電する、という
サイクルでスイッチングされるスイッチ装置を有する。
該サイクルの充電期間では、コンデンサは電源の端子間
に接続され、従ってコンデンサの一方の端子は接地に関
連して正に充電される。放電期間では、正に充電された
端子は電源から分離され、倍電圧を受ける負荷に接続さ
れる。コンデンサの負側の端子は接地から分離され、電
源の正極性端子に接続される。コンデンサの両端の電圧
が電源の正極性の端子に電圧に加える極性を有するか
ら、負荷への電圧は2倍となる。
路は”ブートストラップ”回路と呼ばれる。幾つかのメ
モリでは、1ビットを記憶する為の基本的なセルはコン
デンサ及びFETにより形成される。大多数の記憶セル
はビットラインとワードラインのマトリックスの交差点
に配列される。コンデンサの一方の端子は接地に接続さ
れ、FETはコンデンサの他方の端子をビットラインに
接続する。FETのゲートはワードラインに接続され
る。コンデンサの電荷充電状態は1ビットを表し、電荷
の不在は0ビットを表す。電圧が選択されたワードライ
ンに加えられると、該ワードラインに接続されたFET
のみをターンオンする。読み取り動作では、コンデンサ
の電荷充電状態及び電荷の不在はビットラインの電圧と
して感知される。書き込み動作では、選択されたビット
ラインには、コンデンサを充電するか又は充電しないよ
うに選択された電圧レベルが与えられる。
ライブするのに特に有用である。なぜならば、コンデン
サがある電圧に充電された時にFETがターンオフする
のを避けるために、ゲート電圧はビットライン電圧より
も高い必要があるからである。ワードラインに接続され
たゲート端子がドライバへの容量性負荷を提るから、ブ
ートストラップ回路はワードラインドライバ回路にも有
利である。
ンデンサの各々の端子に接続されたFETネットワーク
を有する。タイミング回路はこれらのFETを動作さ
せ、既に説明された一般的な方法でコンデンサを充電及
び放電をさせる。
単一入力で現れるもっと単純なタイミング信号に応答し
て動作する、改良されたブートストラップ回路を提供す
る事である。
ワードラインドライバ回路を開示ており、該回路におい
ては2個のFETはスイッチング速度を向上させる為に
それらのゲートとドレイン端子がコンデンサを介して交
差接続されているが、本発明のブートストラップ回路は
ラッチを形成するように交差接続された2個のFETを
用いる。
デンサはCMOSインバータ段の出力に接続された一方
の端子を有する。充電期間中、インバータ段内の1個の
FETはコンデンサの該一方の端子を接地に接続し、放
電期間中、インバータ段の他のFETが該端子を電源の
正極性端子に接続する。
子に現れ、該他方の端子は直接に回路の出力に接続され
る。5個のFETからなる回路は、充電期間中、該他方
の端子を正の電源端子に接続する。放電期間中、これら
のFETはコンデンサの他方の端子及び回路の出力から
完全に分離される。
る為の回路は、正の電源端子とコンデンサの出力ノード
との間に接続された第1のpチャンネルFETを含む。
該FETは充電回路の一部を形成して充電期間中オンに
なり、放電期間中オフになる。
らのドレイン端子とゲート端子がラッチを形成するよう
に交差接続されている。ラッチ出力のうちの一方がイン
バータ段を制御し、他方が第1のFETを制御する。第
4及び第5のnチャンネルFETは接地とラッチを構成
する一方及び他方のFETのゲート端子(すなわち、ラ
ッチを構成する他方及び一方のFETのドレイン端子)
との間を導通するように各々接続されている。これらの
第4及び第5のFETは充電及び放電位相を定義する入
力信号に応答して相補的に導通するように接続されてい
て、それらはコンデンサの充放電サイクルを確立するよ
うにラッチをトリガする。
ンデンサすなわち回路接続点のキャパシタンスを充電又
は放電している間のみ導通することが好ましい。
ンサの充電及び放電回路内のスイッチ装置数が最小数で
ある事である。
信し、出力ノードから出力Vhを生じるものである。入
力信号は電源電圧Vccと接地レベルの間でスイング
し、二進信号は一般的に極性及び振幅に関連して”アッ
プ”及び”ダウン”と呼ばれる。に入力Vinがダウン
のとき、回路は充電位相で動作し、出力Vhは電源端子
の電圧Vccを有する。入力Vinがアップのとき、回
路は放電位相で動作し、出力VhはVccの電圧の2倍
が与えられる。
T7を有する。これらの構成部材の相互連結は回路の動
作説明に関連して説明する。コンデンサの端子は回路の
出力ノードVhとN3に接続されている。回路の一般的
な動作では、コンデンサはVhが正でN3が負に充電さ
れるように、接地とVccの間に接続される。その後接
続は切り換えられ、負のノードN3はVccに接続さ
れ、ノードVhは2つの電圧の和、すなわち電源からの
電圧Vccとコンデンサの電圧(Vccに等しい)との
和を出力する。
ータ段を形成するように接続されている。(図では、p
チャンネルFETは斜線のあるブロックとして示され、
nチャンネルFETは斜線のないブロックとして示され
ている。)インバータ段及び他の回路素子の動作は、本
実施例の正のアップレベルの電圧がnチャンネルFET
をオンにしてpチャンネルFETをオフにし、反対に、
ダウンレベルの電圧がpチャンネルFETをオンにして
nチャンネルFETをオフにする、と考えることによっ
て簡単に理解される。
れ、出力はノードN3に接続される。ノードN2にアッ
プレベルが与えられた時、FET T7はオンになりコ
ンデンサ端子であるノードN3を接地に接続する。ノー
ドN2がダウンの時、T6はオンになりコンデンサの関
連する端子すなわちN3(N3はここではコンデンサC
bの負に充電された端子である)をVccに接続する。
コンデンサの他方の端子に対する接続を形成する回路は
後で説明する。
ノードVhとの間に接続されたドレイン及びソース端子
を有する。FET T1のゲートはノードN1に接続さ
れ、充電期間中(Vinがダウンの時に)FET T1
をオンし、放電期間中FETT1をオフにするように、
他の構成部材によりノードN1の電圧を制御する。
を形成するようにノードN1、N2で交差して接続され
たドレイン及びゲート端子を有する。それらのソース端
子は、後で説明されるように、適切な電位点に接続され
る。従って、ラッチの一方の側はFET T1を制御し
てコンデンサの一方の端子であるノードVhをVccに
接続または切り離し、ラッチの他方の側はインバータT
6、T7を制御してコンデンサの他方の端子であるノー
ドN3のレベルを切り換える。
制御回路を形成し、入力ライン上の信号に応答して反対
にスイッチングするように接続されている。FET T
5はそのゲートが入力Vinに接続され、そのソースは
接地に接続されているので、Vinがアップの時オンに
なりVinがダウンの時オフになる。FET T4はそ
のソースがVinに接続され、そのゲートはVccに接
続されているので、FET T5がオフの時オンになり
T5がオンの時オフになる。(入力ライン上にダウンレ
ベルを確立する構成部材はFET T4のソースと直列
に接続されている。)FET T4のドレイン端子はノ
ードN1に接続され。T5のドレイン端子はノードN2
に接続され、これらのFETは他のFETをスイッチす
るためにこれらのノードのキャパシタンス成分を充電及
び放電する。
の電圧を示しており、右側はコンデンサ放電期間中の各
部の電圧を示している。充電期間はメモリアクセス回路
の関連する構成部材が入力し信号Vinを低下させた時
に開始される。入力信号VinのダウンレベルはFET
T4をオンにする。FET T4のオン状態はノード
N1を引き下げ、それによってFET T1とT3をオ
ンにする。FET T1のオン状態は出力Vhを電源電
圧レベルVccに維持する。ノードN2はFET T1
とT3の直列の経路を通してアップレベルに充電され、
ノードN2のアップレベルはFET T6をオフにして
FET T7をオンにし、それによってノードN3を接
地レベルに引き下げる。
Vinが上昇されると、FET T4はオフになりT5
はオンになる。FET T5のオン状態はノードN2を
引き下げ、それによってラッチ内のFET T2をオン
にする。FET T2はノードN1を接地から約Vcc
まで充電し、それによってFET T1とT3をオフに
する。図2にしめされるように、ノードN1は最初に約
Vccに、それから後にVccの約2倍に充電されるこ
とに注意されたい。
のFET T6をオンにしてFETT7をオフにし、F
ET T6はコンデンサ端子のノードN3を電源Vcc
に接続する。コンデンサCbは、電源電圧Vccに加え
られる極性でVccに接続され、出力VhをVccの約
2倍に上げる。
Vhが供給される。FET T2のゲート端子はダウン
レベルであり、FET T2は出力VhとノードN1の
間を接続し、それによってノードN1をVccの約2倍
に上げる。たとえノードN1がVccに対して負であ
り、FET T1をオンにしようとしても、ノードN1
でのこの電圧はFET T1をオフにするのに十分であ
る。またノードN1の電圧はFET T3をオフに維持
し、それによってFET T3とT5の直列接続が出力
Vhから接地への経路を形成しないようにする。従っ
て、出力ノードに接続されたすべてのFETはスイッチ
ング遷移期間の後にオフにされる(負荷電流を搬送する
FET T6を除く)。
の範囲内で、多種の変形例を構成することが可能であろ
う。
イクルの間の、図1に示された回路の各部の波形を示し
ている。
Claims (10)
- 【請求項1】 入力ライン上の二進信号(Vin)に応
答して、電源の約2倍の電圧で負荷を駆動する回路であ
って、該電源が接地端子及び他方の端子(Vcc)を有
する回路において、 第1の端子(N3)及び前記回路の出力に直接に接続さ
れている第2の端子(Vh)を有するコンデンサ(C
b)と、 前記コンデンサの前記第1の端子(N3)に接続された
出力を有し、該出力がダウンレベルのときに前記コンデ
ンサの前記第1の端子は接地に接続し、該出力がアップ
レベルのときに前記第1の端子を前記電源の他方の端子
に接続するよう構成されたCMOSインバータ段(T
6、T7)と、 前記コンデンサの第2の端子(Vh)を前記電源の他方
の端子に接続するための第1のFET(T1)と、 前記第1のFETを制御するように接続された第1の出
力ノード(N1)と前記インバータ段を制御するように
接続された第2の出力ノード(N2)とを有する二進ラ
ッチであって、、該ラッチが第1の状態のときに前記コ
ンデンサを充電し、前記ラッチが第2の状態のときに前
記コンデンサを前記電源の他方の端子と前記負荷との間
に接続するように構成された二進ラッチ(T2、T3)
と、 前記ラッチの第1と第2の出力ノードに接続され、入力
信号に応答して入力信号のタイミングに従って前記コン
デンサを充電及び放電するために前記ラッチを切り換え
する手段(T4、T5)と、 を含むことを特徴とする回路。 - 【請求項2】 前記ラッチが第2のFET(T2)と第
3のFET(T3)を含み、これらのFETのゲート端
子とドレイン端子が前記ラッチの第1と前記第2の出力
ノードで交差して相互接続されいることを特徴とする請
求項1記載の回路。 - 【請求項3】 前記第2及び第3のFETのソース端子
を前記電源の他方の端子に接続する手段(T1)を含む
ことを特徴とする請求項2記載の回路。 - 【請求項4】 前記第2及び第3のFETのソース端子
が、出力ノードとなる前記コンデンサの第2の端子(V
h)と接続されており、前記ソース端子を前記電源の他
方の端子に接続する前記手段が前記第1のFETを含
み、前記第2のFET(T2)は前記コンデンサの放電
期間中前記ラッチの第1ノード(N1)を前記第1のF
ETをオフにする電圧まで充電するよう構成されている
ことを特徴とする請求項3記載の回路。 - 【請求項5】 入力信号に応答して前記ラッチを切り換
える手段が、前記ラッチの第1ノード(N1)に接続さ
れたドレイン端子を有する第4のFET(T4)と、前
記ラッチの第2ノード(N2)に接続されたドレイン端
子を有する第5のFET(T5)を有することを特徴と
する請求項4記載の回路。 - 【請求項6】 前記ラッチの第1及び第2のノードが前
記第2及び第3のFETのゲートと前記第2、第3、第
4、及び第5のFETのドレインとのみに接続され、そ
れによって、前記第2、第3、第4、及び第5のFET
は入力信号での遷移に続いて前記ラッチのノードのキャ
パシタンス成分が充電又は放電された後に非導通となる
ことを特徴とする請求項5記載の回路。 - 【請求項7】 前記第5のFETのソース端子が接地に
接続され、ゲート端子が入力ラインに接続され、前記第
4のFETのゲート端子が基準電圧点に接続され、ソー
スが入力ラインに接続され、それによって、前記第4と
第5のFETは入力信号に応答して相補的に導通するこ
とを特徴とする請求項6記載の回路。 - 【請求項8】 前記インバータ段が、前記電源の他方の
端子と前記インバータ段の出力との間に接続された第6
のFET(T6)と、前記インバータ段の出力と接地と
の間に接続された第7のFET(T7)とを含み、前記
第1と第6のFETが同じチャンネル導通形式を有する
ことを特徴とする請求項7記載の回路。 - 【請求項9】 前記第1、第2及び第3のFETがpチ
ャンネルFETであり、前記第4及び第5のFETがn
チャンネルFETであることを特徴とする請求項8記載
の回路。 - 【請求項10】 負荷が半導体メモリ内のワードライン
であることを特徴とする請求項11記載の回路。
Priority Applications (1)
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JP3288695A JP2647290B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | ブートストラップ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3288695A JP2647290B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | ブートストラップ回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0697794A JPH0697794A (ja) | 1994-04-08 |
JP2647290B2 true JP2647290B2 (ja) | 1997-08-27 |
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Family Applications (1)
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JP3288695A Expired - Fee Related JP2647290B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | ブートストラップ回路 |
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Families Citing this family (1)
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JP6469999B2 (ja) | 2014-09-11 | 2019-02-13 | ローム株式会社 | ブートストラップ回路 |
-
1991
- 1991-11-05 JP JP3288695A patent/JP2647290B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0697794A (ja) | 1994-04-08 |
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