JP3043696B2 - センスアンプ回路 - Google Patents

センスアンプ回路

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JP3043696B2
JP3043696B2 JP33041597A JP33041597A JP3043696B2 JP 3043696 B2 JP3043696 B2 JP 3043696B2 JP 33041597 A JP33041597 A JP 33041597A JP 33041597 A JP33041597 A JP 33041597A JP 3043696 B2 JP3043696 B2 JP 3043696B2
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sense amplifier
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裕史 出口
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日本電気アイシーマイコンシステム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、センスアンプ回路
に関し、特に、電源ノイズ対策を施した半導体集積回路
へ適用されるセンスアンプ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、センスアンプ回路は一般に、半導
体集積回路へ適用され用いられる。図8は、従来のセン
スアンプとATD回路、DELAY回路、出力バッファ
等の周辺回路とにより構成されるセンスアンプ回路のブ
ロック構成を示す。このセンスアンプ回路を含み構成さ
れる半導体集積回路は、その規模が拡大の傾向にあり、
電源の需給変動等から生じる電源の安定化が一つの課題
となっている。
【0003】例えば、従来例1の特開平7−15327
2号公報の「半導体記憶装置」では、低電圧動作が可能
で、充放電による電流の増大化を防止できる半導体記憶
装置を開示している。
【0004】従来例2の特開平4−298895号公報
の「半導体記憶回路」は、センスアンプ活性化時に接地
線に発生するノイズによるワード線選択信号のレベル低
下を防止することを目的としている。この目的におい
て、ワード線活性化信号をデコードするワード線選択回
路は、内部アドレス信号Ax0〜Ax1(オーバーライン)
が入力するトランジスタT2、T3のコモンソースと接
地線との間に接続された遮断トランジスタT7を有して
おり、上記のトランジスタT7のゲートにはセンス逆相
信号Φsが供給されている。本構成により、節点N1と
接地線とが電気的に切り離され、接地線に発生するノイ
ズの影響を防止できる、としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の一般的
な従来例には、以下の問題点が含まれる。
【0006】第1の問題点として、図9のセンスアンプ
は読み出し完了後、フィードバックインバータ1の出力
電位がデータ出力時の電源ノイズ(以下、出力電源ノイ
ズ)の影響により(電源VCCの電位が上がると)、フ
ィードバックインバータ1の出力により制御されるNc
hトランジスタ3のゲート入力電位が上がる。Nchト
ランジスタ3は、導通電流Ionが大となり、図10に
示されるようにデジット線5への電荷が過剰供給(オー
バープリチャージ)を引き起こす。過剰充電されたデジ
ット線5は、メモリセル4の導通電流によって放電され
て元の電位(電源VCCから供給される電流とセルの導
通電流と同じになる。)になるまでに時間が長くかか
り、この期間Pchトランジスタ2、Nchトランジス
タ3には導通電流が流れなくなる。この時にセンスアン
プは、メモリセルを非導通(off)状態と検出して誤
読み出しとなり、センスアンプ出力やデータ出力が一時
反転してしまう。
【0007】その理由は、図9のセンスアンプのフィー
ドバックインバータ1がNchトランジスタ3を制御
し、デジット線5の電位を一定に保つように構成されて
いるからである。しかし、出力電源ノイズの影響を受け
てフィードバックインバータ1の電源VCCが揺れるこ
とによりフィードバックインバータ1の出力電位が変化
し、電源がオーバーシュート(上昇)した時にNch3
のゲート電位(フィードバックインバータ1の出力)も
上がる。そのため、オーバーシュート(上昇)期間だけ
デジット線5を高速に充電してしまう。一度過剰充電さ
れると、放電電流はメモリセル4の導通電流のみである
が、この電流が小さいため放電時間が長くかかり、、セ
ンスアンプ出力やデータ出力が一時反転してしまうこと
になる。
【0008】また、上記従来例1は、低消費電力化され
た効果はあるものの、集積度が増大すると、本対策では
限界が生じるという問題を伴う。さらに、上記従来例2
は、機能が停止化され、本発明と類似する点もあるが、
対応策が対極的である。電源の接続を制御することは、
それ自体によりノイズを発生する可能性があるという問
題点を伴う。
【0009】本発明は、電源ノイズによる誤読み出しを
防止したセンスアンプ回路を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のセンスアンプ回路は、デジット線の電位を
受けるフィードバックインバータと、このフィードバッ
クインバータの出力にて制御される第1のトランジスタ
と、フィードバックインバータの出力の接続を制御する
トランスファーゲートとを有して構成され、このトラン
スファーゲートの制御により電源ノイズの影響を抑え、
デジット線へのオーバープリチャージの防止を可能とし
たことを特徴としている。
【0011】また、上記のトランスファーゲートは、N
chトランジスタまたはPchトランジスタを用いて構
成し、あるいは、NchトランジスタとPchトランジ
スタとを組み合わせて構成するとよい。
【0012】さらに、上記のセンスアンプ回路は、第1
のトランジスタへ電荷を供給する第2のトランジスタ2
を有し、またさらに、第1のトランジスタのゲート入力
端子とGNDとの間に所定の容量を付加して構成される
ことで、より安定したフローティング時のゲート電位を
得ることを可能とするとよい。
【0013】なお、トランスファーゲートの制御は、電
源ノイズが発生する期間にこのトランスファーゲートを
OFFさせ、第1のトランジスタのゲート入力をフロー
ティング状態とするとよい。
【0014】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よるセンスアンプ回路の実施の形態を詳細に説明する。
図1〜図7を参照すると本発明の一実施形態が示されて
いる。
【0015】図1は、本発明のセンスアンプ回路の実施
形態の全体構成を示すブロック図である。
【0016】図1において、本発明のセンスアンプ回路
は、ATD回路11、DELAY回路12、出力バッフ
ァ13、クロック発生回路14、およびセンスアンプ1
5により構成される。これらの構成部は、ATD回路1
1、DELAY回路12、出力バッファ13が直列に接
続される。さらに、DELAY回路12と出力バッファ
13との間に、クロック発生回路14〜センスアンプ1
5が迂回路を構成する。この回路構成のセンスアンプに
おいて、アドレス入力がATD回路11へ入力され、出
力バッファ13からデータが出力される。
【0017】出力バッファ13は、アドレス入力〜AT
D回路11〜DELAY回路12からの出力ENABL
E信号を受けて、この出力ENABLE信号によりデー
タ出力が制御される。クロック発生回路14は、DEL
AY回路12から出力される出力ENABLE信号を入
力し、トランスファーゲートコントロール信号を出力す
る。センスアンプ15は、クロック発生回路14から出
力されるトランスファーゲートコントロール信号を受
け、トランスファーゲートをOFFさせる。このトラン
スファーゲートをOFFさせるタイミングを、出力電源
ノイズが発生する期間とすれば、電源ノイズの影響を抑
制することができる。
【0018】図2は、クロック発生回路14の構成例を
示す回路図であり、図3は、クロック発生回路14の動
作例を示すタイミング図である。
【0019】図2に示すクロック発生回路14は、1個
のNAND回路と3個のインバータ回路と1個のコンデ
ンサにより構成される。本構成のクロック発生回路14
は、出力ENABLE信号を入力し、トランスファーゲ
ートコントロール信号を発生して出力する。
【0020】図4は、本発明の第一、第二の実施の形態
のセンスアンプ15の構成例を示す回路図である。
【0021】図4に示したセンスアンプ15は、デジッ
ト線の電位を受けるフィードバックインバータ1と、こ
のフィードバックインバータ1の出力にて制御されるN
chトランジスタ3と、そのNchトランジスタ3へ電
荷を供給するPchトランジスタ2と、フィードバック
インバータ1の出力端のトランスファーゲート7と、を
有して構成される。なお、トランスファーゲート7は、
Nchトランジスタとする。
【0022】この構成は、従来のセンスアンプにデジッ
ト線5の電位を受けるフィードバックインバータ1の出
力端にNchトランジスタのトランスファーゲート7が
設けられており、フィードバックインバータ出力にて制
御されるNchトランジスタ3は、トランスファーゲー
ト7を介して入力されるようにする。トランスファーゲ
ート7へのゲート入力8は、出力ENABLE信号を受
ける図1のクロック発生回路14からのトランスファー
ゲートコントロール信号を入力させる。
【0023】図4のセンスアンプ15の動作は、はじめ
に、メモリセル4につながるデジット線5へのプリチャ
ージを開始する。この時、トランスファーゲート7は、
ゲート入力8にトランスファーゲートコントロール信号
を受けてONしている。デジット線5へのプリチャージ
が完了すると、Nchトランジスタ3とPchトランジ
スタ2は導通電流Ionが一定となる。ここでデジット
線5の電位は安定し、センスアンプ15はデータ読み出
し完了となる。この期間、トランスファーゲート7はO
Nしたままである。
【0024】データ出力は、センスアンプ15のデータ
読み出し完了後、図1に示すように出力バッファ13が
アドレス入力〜ATD回路11〜DELAY回路12か
らの出力ENABLE信号を受けて、その時点からデー
タ出力を行う。
【0025】このデータ出力時に、出力ENABLE信
号を受ける図1のクロック発生回路14からのトランス
ファーゲートコントロール信号が、出力電源ノイズが発
生する期間、トランスファーゲート7をOFFさせる。
【0026】図4のセンスアンプ15は、例えば、デジ
ット線の電位を受けるフィードバックインバータ1と、
フィードバックインバータ1の出力にて制御されるNc
hトランジスタ3と、そのNchトランジスタへ電荷を
供給するPchトランジスタ2と、フィードバックイン
バータ1の出力端に設けられたチャネル幅10μmのN
chトランジスタのトランスファーゲート7と、にて構
成されている。
【0027】フィードバックインバータ出力にて制御さ
れるNchトランジスタ3は、Nchトランジスタのト
ランスファーゲート7を介して入力されるようにする。
また、Nchトランジスタのトランスファーゲート7へ
のゲート入力8は、図1に示すように、出力ENABL
E信号を受けるクロック発生回路14からのトランスフ
ァーゲートコントロール信号を入力させる。またクロッ
ク発生回路14は、図2および図3のような構成で出力
ENABLE信号を入力し、トランスファーゲートコン
トロール信号を発生させる。
【0028】本発明の他の実施の形態では、図4のトラ
ンスファーゲート7の部分がチャネル幅10μmのNc
hトランジスタを用いたが、第二の実施の形態としてト
ランスファーゲートコントロール信号を反転させること
で、Pchトランジスタを用いることも可能である。
【0029】図5は、本発明の第3の実施の形態をのセ
ンスアンプ25の構成例を示す回路図である。
【0030】図5に示すように、第一、第二の実施の形
態を合わせて、NchトランジスタとPchトランジス
タを組合わせて、トランスファーゲート27を設けるこ
とも可能である。図5に示したセンスアンプ25は、デ
ジット線の電位を受けるフィードバックインバータ1
と、このフィードバックインバータ1の出力にて制御さ
れるNchトランジスタ3と、そのNchトランジスタ
3へ電荷を供給するPchトランジスタ2と、フィード
バックインバータ1の出力端のトランスファーゲート2
7と、を有して構成される。
【0031】図6は、本発明の第四の実施の形態をのセ
ンスアンプ35の構成例を示す回路図である。
【0032】図6に示すように、Nchトランジスタ3
のゲート入力6とGND間に容量9を付加した構成にす
ることで、より安定したフローティング時のゲート電位
を得る。図6に示したセンスアンプ35は、デジット線
の電位を受けるフィードバックインバータ1と、このフ
ィードバックインバータ1の出力にて制御されるNch
トランジスタ3と、そのNchトランジスタ3へ電荷を
供給するPchトランジスタ2と、フィードバックイン
バータ1の出力端のトランスファーゲート37と、を有
して構成される。
【0033】上記の実施形態によれば、出力電源ノイズ
に対し、センスアンプのフィードバックインバータ出力
端にトランスファーゲートを設けて、トランスファーゲ
ートを出力電源ノイズが発生する期間OFFさせる。こ
のことにより、フィードバックインバータ出力にて制御
されるNchトランジスタのゲート入力を一時的にフロ
ーティングとし、出力電源ノイズの影響を受けないよう
にする。
【0034】上記に構成した本実施形態のセンスアンプ
の作用において、フィードバックインバータの出力にて
制御されるNchトランジスタは、トランスファーゲー
トを介して入力される。このため、トランスファーゲー
トを、出力電源ノイズが発生する期間OFFさせること
により、フィードバックインバータの出力にて制御され
るNchトランジスタは、ゲート入力がフローティング
となる。よって、フィードバックインバータの出力を出
力電源ノイズが発生する期間受けなくなる。フィードバ
ックインバータの出力にて制御されるNchトランジス
タは、ゲート入力部分に付くゲート容量等に保持された
電荷が入力電位となり、ゲート入力の電位は出力電源ノ
イズの影響を受けず、導通電流Ionは一定のままとな
る。
【0035】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。
【0036】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
センスアンプ回路は、フィードバックインバータの出力
にトランスファーゲートを設け、フィードバックインバ
ータの出力の接続を制御することにより、出力電源ノイ
ズの影響を抑えて、デジット線のオーバープリチャージ
をなくすことができる。よって、センスアンプの出力電
源ノイズの影響による誤読み出しを防止できる。また、
出力電源ノイズの影響によるセンスアンプ誤読み出しが
防げる為、出力電源ノイズの原因であるデータ出力バッ
ファの能力を抑える必要がなくなるため、データ出力バ
ッファの能力を上げ、高速化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセンスアンプ回路の実施形態の全体構
成を示すブロック図である。
【図2】図1のクロック発生回路の回路図である。
【図3】図1のクロック発生回路のタイムチャートであ
る。
【図4】本発明の第一、第二の実施の形態のセンスアン
プ回路図である。
【図5】本発明の第三の実施の形態のセンスアンプ回路
図である。
【図6】本発明の第四の実施の形態のセンスアンプ回路
図である。
【図7】図4および図5、図6の動作を説明する波形図
である。
【図8】従来例の全体構成を示すブロック図である。
【図9】従来例のセンスアンプの回路図である。
【図10】従来例の図8、9の動作例を説明する波形図
である。
【符号の説明】
1 フィードバックインバータ 2 Pchトランジスタ 3 Nchトランジスタ 4 メモリセル 5 デジット線 6 Nchトランジスタ3ゲート入力 7、27,37 トランスファーゲート 8 トランスファーゲートコントロール信号入力 9 容量 15、25、35 センスアンプ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/40 - 11/419 G11C 17/00 - 17/00 641

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デジット線の電位を受けるフィードバッ
    クインバータと、 該フィードバックインバータの出力にて制御される第1
    のトランジスタと、 前記フィードバックインバータの出力の接続を制御する
    トランスファーゲートとを有して構成され、 前記トランスファーゲートの前記制御により電源ノイズ
    の影響を抑え、前記デジット線へのオーバープリチャー
    ジの防止を可能としたことを特徴とするセンスアンプ回
    路。
  2. 【請求項2】 前記トランスファーゲートは、Nchト
    ランジスタまたはPchトランジスタを用いて構成した
    ことを特徴とする請求項1に記載のセンスアンプ回路。
  3. 【請求項3】 前記トランスファーゲートは、Nchト
    ランジスタとPchトランジスタと組み合わせて構成し
    たことを特徴とする請求項1に記載のセンスアンプ回
    路。
  4. 【請求項4】 前記センスアンプ回路は、さらに、前記
    第1のトランジスタへ電荷を供給する第2のトランジス
    タ2を有することを特徴とする請求項1から3の何れか
    1項に記載のセンスアンプ回路。
  5. 【請求項5】 前記センスアンプ回路は、さらに、前記
    第1のトランジスタのゲート入力端子とGNDとの間に
    所定の容量を付加して構成され、より安定したフローテ
    ィング時のゲート電位を得ることを可能としたことを特
    徴とする請求項1から4の何れか1項に記載のセンスア
    ンプ回路。
  6. 【請求項6】 前記トランスファーゲートの制御は、前
    記電源ノイズが発生する期間に該トランスファーゲート
    をOFFさせ、前記第1のトランジスタのゲート入力を
    フローティング状態とすることを特徴とする請求項1か
    ら5の何れか1項に記載のセンスアンプ回路。
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