JP7210356B2 - sense amplifier circuit - Google Patents
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Description
本発明は、センスアンプ回路に関する。 The present invention relates to sense amplifier circuits.
1ビットのデータを一対のトランジスタ(以下、一対のセルとも称する)からなるメモリセルを用いて記憶する半導体記憶装置が知られている(例えば、特許文献1)。このような半導体記憶装置のメモリセルからデータを読み出すセンスアンプ回路では、一対のビット線が、一対のセルを構成するトランジスタの各々のドレイン端子に接続されている。当該一対のビット線は、例えばオン状態のPMOSトランジスタを介してそれぞれ電源ラインに接続され、電源電圧の電圧レベルに充電される。アンプが動き出すと、PMOSトランジスタがオフ状態となることにより、一対のビット線は電源から切り離され、一対のセルを介して放電される。 A semiconductor memory device that stores 1-bit data using a memory cell composed of a pair of transistors (hereinafter also referred to as a pair of cells) is known (for example, Patent Document 1). In a sense amplifier circuit for reading data from memory cells of such a semiconductor memory device, a pair of bit lines are connected to respective drain terminals of transistors forming a pair of cells. The pair of bit lines are each connected to a power supply line via, for example, an on-state PMOS transistor, and charged to the voltage level of the power supply voltage. When the amplifier starts operating, the PMOS transistors are turned off, disconnecting the pair of bit lines from the power supply and discharging through the pair of cells.
一対のセルのうち正セルが期待値1のセル、補セルが期待値0のセルであるとすると、期待値1のセルの方が期待値0のセルよりも流れる電流が多いため、電圧低下が速い。したがって、センスアンプ回路の一対の出力ノードの各々に接続されたトランジスタのうち、正セル側のビットラインに接続されたトランジスタが補セル側のビットラインに接続されたトランジスタよりも先にオンとなって電流が流れ始め、正側の出力ノードの電圧レベルが上昇していく。正側の出力ノードはインバータを介してアンプ出力の出力端に接続されており、電圧レベルがインバータの閾値を超えると、当該出力ノードの電圧を反転した論理値の出力がアンプ出力として確定する。 Assuming that the positive cell of the pair of cells has an expected value of 1 and the complementary cell has an expected value of 0, the cell with an expected value of 1 flows more current than the cell with an expected value of 0, so the voltage drops. is fast. Therefore, of the transistors connected to each of the pair of output nodes of the sense amplifier circuit, the transistor connected to the bit line on the positive cell side is turned on before the transistor connected to the bit line on the complementary cell side. current begins to flow, and the voltage level at the positive output node rises. The output node on the positive side is connected to the output terminal of the amplifier output via an inverter, and when the voltage level exceeds the threshold of the inverter, the output of the logic value obtained by inverting the voltage of the output node is determined as the amplifier output.
しかしながら、上記のようなセンスアンプ回路は、各ビット線の充電電圧が放電時に寄生容量の影響で大きく落ち込むため、一対のセルを構成するトランジスタの各々のドレイン電圧が低下してセル電流が減少し、読み出しマージンが小さくなる。特に、低電圧での動作が必要とされる場合には、セル電流がほとんど流れないためマージンが無くなってしまい、安定した読み出し動作を行うことができないという問題があった。 However, in the sense amplifier circuit as described above, since the charge voltage of each bit line drops significantly due to the influence of parasitic capacitance during discharge, the drain voltage of each of the transistors forming a pair of cells drops, resulting in a decrease in cell current. , the read margin becomes smaller. In particular, when an operation at a low voltage is required, almost no cell current flows, so there is no margin, and there is a problem that a stable read operation cannot be performed.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、安定した期待値判定を実現することが可能な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 It is an object of the present invention to provide a sense amplifier circuit capable of realizing stable expected value determination.
本発明に係るセンスアンプ回路は、データを格納する第1のセルと前記データの相補データを格納する第2のセルとを備えるメモリセルから、前記第1のセルに接続された第1のビット線及び前記第2のセルに接続された第2のビット線を介してデータ読み出しを行うセンスアンプ回路であって、前記データ読み出しの開始前の期間である第1期間において、前記第1のビット線及び前記第2のビット線に接地電位を供給し、前記データ読み出しの開始後の期間である第2期間において、前記第1のビット線及び前記第2のビット線への接地電位の供給を停止するビット線電圧制御部と、前記第2期間における前記第1のビット線の電圧及び前記第2のビット線の電圧に基づいて、前記第1のセルに格納されたデータのデータ値を判定する判定部と、を有し、前記判定部は、前記第2期間において一端に電源電圧の供給を受け、他端が前記第1のビット線に接続された第1導電型の第1トランジスタと、前記第2期間において一端に前記電源電圧の供給を受け、他端が前記第2のビット線に接続された前記第1導電型の第2トランジスタと、前記第2トランジスタの制御端に接続され、前記第1トランジスタと前記第1のビット線との接続部を含む電流路に流れる電流に応じた電圧を有する第1の出力ノードと、前記第1トランジスタの制御端に接続され、前記第2トランジスタと前記第2のビット線との接続部を含む電流路に流れる電流に応じた電圧を有する第2の出力ノードと、を有し、前記第1の出力ノードの電圧及び前記第2の出力ノードの電圧に基づいて、前記第1のセルに格納されたデータのデータ値を判定することを特徴とする。 A sense amplifier circuit according to the present invention is a memory cell comprising a first cell storing data and a second cell storing complementary data of the data, and a first bit connected to the first cell. and a second bit line connected to the second cell, wherein in a first period, which is a period before the start of data reading, the first bit line is read. and the second bit line, and during a second period, which is a period after the start of data reading, the supply of the ground potential to the first bit line and the second bit line is stopped. The data value of the data stored in the first cell is determined based on the bit line voltage control unit to be stopped and the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line in the second period. a first transistor of a first conductivity type having one end supplied with a power supply voltage in the second period and having the other end connected to the first bit line; , the second transistor of the first conductivity type having one end supplied with the power supply voltage in the second period and the other end connected to the second bit line; and the control end of the second transistor. , a first output node having a voltage corresponding to a current flowing in a current path including a connecting portion between the first transistor and the first bit line; a control end of the first transistor; a second output node having a voltage corresponding to a current flowing through a current path including a connection portion between the transistor and the second bit line, the voltage of the first output node and the second output; The data value of the data stored in the first cell is determined based on the node voltage .
本発明のセンスアンプ回路によれば、安定した期待値判定を実現することが可能となる。 According to the sense amplifier circuit of the present invention, stable expected value determination can be realized.
以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一または等価な部分には同一の参照符号を付している。 Preferred embodiments of the present invention are described in detail below. In the following description of the embodiments and the attached drawings, substantially the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、本実施例のセンスアンプ回路100の構成を示す回路図である。センスアンプ回路100は、判定部11と、ビット線電圧制御部12A及び12Bと、ラッチ部13A及び13Bと、から構成されている。また、センスアンプ回路100は、ビット線BLに接続される端子(BL端子)及びビット線BLCに接続される端子(BLC端子)を有する。ビット線BLは、1ビットのデータを格納する正セルを構成する第1のトランジスタ(図示せず)のドレイン端子に接続されている。ビット線BLCは、当該1ビットのデータの相補データを格納する補セルを構成する第2のトランジスタ(図示せず)のドレイン端子に接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the
判定部11は、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタからなるメモリセルから読み出したデータの値を判定する判定部である。判定部11は、Pチャネル型MOSFETであるトランジスタPM0、PM1、PM2、PM3及びPM4と、Nチャネル型MOSFETであるトランジスタNM1、NM2、MM3及びNM4と、を含む。
The
トランジスタPM0は、ソースがVDD電源の電源供給ライン(電源電圧VDD)に接続され、ドレインがトランジスタPM1及びPM2の各々のソースに接続されている。トランジスタPM0のゲートには、アンプイネーブル信号SAEBが供給される。 The transistor PM0 has a source connected to a power supply line (power supply voltage VDD) of the VDD power supply, and a drain connected to the sources of the transistors PM1 and PM2. An amplifier enable signal SAEB is supplied to the gate of the transistor PM0.
アンプイネーブル信号SAEBは、信号レベルが論理レベル0及び論理レベル1に変化する信号である。以下の説明では、論理レベル0の信号レベルを“L”レベル、論理レベル1の信号レベルを“H”レベルと称する。
The amplifier enable signal SAEB is a signal whose signal level changes between logic level 0 and
トランジスタPM0は、アンプイネーブル信号SAEBが“L”レベルのときにオンとなり、トランジスタPM1及びPM2のソースとVDD電源の電源供給ラインとの間を接続する。トランジスタPM0は、アンプイネーブル信号SAEBが“H”レベルのときにオフとなり、トランジスタPM1及びPM2のソースとVDD電源の電源供給ラインとの間を切り離す。 The transistor PM0 is turned on when the amplifier enable signal SAEB is at "L" level, and connects between the sources of the transistors PM1 and PM2 and the power supply line of the VDD power supply. The transistor PM0 is turned off when the amplifier enable signal SAEB is at "H" level, and disconnects the sources of the transistors PM1 and PM2 from the power supply line of the VDD power supply.
トランジスタPM1及びPM2の各々のソースは、互いに接続されるとともにトランジスタPM0のドレインに接続されている。トランジスタPM1のドレインは、ビット線BLに接続されている。トランジスタPM2のドレインは、ビット線BLCに接続されている。トランジスタPM2のゲートは、判定部11の第1の出力端となるノードである出力ノードSに接続されている。トランジスタPM1のゲートは、判定部11の第2の出力端となるノードである出力ノードSNに接続されている。
The sources of transistors PM1 and PM2 are connected together and to the drain of transistor PM0. The drain of transistor PM1 is connected to bit line BL. The drain of transistor PM2 is connected to bit line BLC. A gate of the transistor PM2 is connected to an output node S, which is a node serving as a first output terminal of the
トランジスタPM3のソースは、トランジスタPM1のドレインに接続されるとともに、ビット線BLに接続されている。トランジスタPM4のソースは、トランジスタPM2のドレインに接続されるとともに、ビット線BLCに接続されている。トランジスタPM3のドレインは、出力ノードSに接続されている。トランジスタPM4のドレインは、出力ノードSNに接続されている。 The source of the transistor PM3 is connected to the drain of the transistor PM1 and also to the bit line BL. The source of the transistor PM4 is connected to the drain of the transistor PM2 and also to the bit line BLC. A drain of the transistor PM3 is connected to the output node S. The drain of transistor PM4 is connected to output node SN.
トランジスタPM3及びPM4の各々のゲートは互いに接続され、アンプイネーブル信号SAEBの供給を受ける。トランジスタPM3及びPM4は、アンプイネーブル信号SAEBが“L”レベルのときにオンとなり、アンプイネーブル信号SAEBが“H”レベルのときにオフとなる。 Gates of transistors PM3 and PM4 are connected to each other and receive an amplifier enable signal SAEB. The transistors PM3 and PM4 are turned on when the amplifier enable signal SAEB is at "L" level, and turned off when the amplifier enable signal SAEB is at "H" level.
トランジスタNM1のドレインは、出力ノードSに接続されている。トランジスタNM2のドレインは、出力ノードSNに接続されている。トランジスタNM1及びNM2の各々のゲートには、電源電圧VDDが供給される。 A drain of the transistor NM1 is connected to the output node S. The drain of transistor NM2 is connected to output node SN. A power supply voltage VDD is supplied to each gate of the transistors NM1 and NM2.
トランジスタNM3及びNM4の各々のソースは、接地されている。トランジスタNM3のドレインは、トランジスタNM1のソースに接続されている。トランジスタNM4のドレインは、トランジスタNM2のソースに接続されている。トランジスタNM3のゲートは、トランジスタNM1のゲートに接続され、電源電圧VDDの供給を受ける。トランジスタNM4のゲートは、トランジスタNM2のゲートに接続され、電源電圧VDDの供給を受ける。 The sources of each of transistors NM3 and NM4 are grounded. The drain of transistor NM3 is connected to the source of transistor NM1. The drain of transistor NM4 is connected to the source of transistor NM2. The gate of the transistor NM3 is connected to the gate of the transistor NM1 and receives the power supply voltage VDD. The gate of the transistor NM4 is connected to the gate of the transistor NM2 and receives the power supply voltage VDD.
ビット線電圧制御部12A及び12Bは、ビット線BL及びビット線BLCへの接地電位VSSの供給及び供給の停止(すなわち、接地ラインとの接続及び非接続)を切り替えることにより、ビット線BL及びビット線BLCの電圧の制御を行う。
The bit line
ビット線電圧制御部12Aは、Nチャネル型MOSFETであるトランジスタNM5から構成されている。トランジスタNM5は、ソースが接地され、ドレインがビット線BLに接続されている。トランジスタNM5のゲートには、ディスチャージ信号PRENBが供給される。ビット線電圧制御部12Bは、Nチャネル型MOSFETであるトランジスタNM6から構成されている。トランジスタNM6は、ソースが接地され、ドレインがビット線BLCに接続されている。トランジスタNM6のゲートには、ディスチャージ信号PRENBが供給される。
The bit
トランジスタNM5は、ディスチャージ信号PRENBの信号レベルが“H”レベルの場合にオンとなり、ビット線BLを接地電位VSSに固定する。また、トランジスタNM5は、ディスチャージ信号PRENBの信号レベルが“L”の場合にオフとなり、ビット線BLを接地電位VSSから切り離す。同様に、トランジスタNM6は、ディスチャージ信号PRENBの信号レベルが“H”レベルの場合にオンとなり、ビット線BLCを接地電位VSSに固定する。また、トランジスタNM6は、ディスチャージ信号PRENBの信号レベルが“L”の場合にオフとなり、ビット線BLCを接地電位VSSから切り離す。 The transistor NM5 is turned on when the signal level of the discharge signal PRENB is "H" level, and fixes the bit line BL to the ground potential VSS. Further, the transistor NM5 is turned off when the signal level of the discharge signal PRENB is "L", and disconnects the bit line BL from the ground potential VSS. Similarly, the transistor NM6 is turned on when the signal level of the discharge signal PRENB is "H" level, and fixes the bit line BLC to the ground potential VSS. Further, the transistor NM6 is turned off when the signal level of the discharge signal PRENB is "L", and disconnects the bit line BLC from the ground potential VSS.
ラッチ部13Aは、出力ノードSの電圧に応じた電圧レベルの信号を保持し、出力データ信号RD_LATBとして出力するラッチ回路部である。ラッチ部13Aは、例えばインバータINV0及びINV1から構成されている。インバータINV1の入力端は、出力ノードSに接続されている。インバータINV0の入力端は、インバータINV1の出力端に接続されている。インバータINV0の出力端は、出力データ信号RD_LATBを出力するための出力端子に接続されている。出力ノードSの電圧がインバータINV1の閾値を超えると、出力ノードSの電圧を反映した信号レベルのデータが出力データ信号RD_LATBとして出力される。
The
ラッチ部13Bは、出力ノードSNの電圧に応じた電圧レベルの信号を保持し、出力データ信号RD_LATとして出力するラッチ回路部である。ラッチ部13Bは、例えばインバータINV2及びINV3から構成されている。インバータINV2の入力端は、出力ノードSNに接続されている。インバータINV3の入力端は、インバータINV2の出力端に接続されている。インバータINV3の出力端は、出力データ信号RD_LATを出力するための出力端子に接続されている。出力ノードSNの電圧がインバータINV2の閾値を超えると、出力ノードSNの電圧を反映した信号レベルのデータが出力データ信号RD_LATとして出力される。
The
次に、本実施例のセンスアンプ回路100によるデータ読み出し動作について、図2のタイムチャートを参照して説明する。なお、ここではビット線BLに接続された正セル(すなわち、第1のトランジスタ)の期待値が1、ビット線BLCに接続された補セル(すなわち、第2のトランジスタ)の期待値が0である場合について説明する。
Next, the data read operation of the
読み出し開始信号READ及びスタンバイ信号READYは、例えばセンスアンプ回路100の外部に設けられた制御回路(図示せず)に供給されている。読出し開始信号READが“L”レベル、スタンバイ信号READYが“H”レベルの間、センスアンプ回路100は、スタンバイ状態にセットされている。
The read start signal READ and the standby signal READY are supplied to a control circuit (not shown) provided outside the
このスタンバイ期間(図2の時刻T1までの期間)において、アンプイネーブル信号SAEB及びディスチャージ信号PRENBは“H”レベルとなるように制御されている。トランジスタNM5及びNM6は、“H”レベルのディスチャージ信号PRENBの供給をゲートに受けてオンの状態に維持されている。ビット線BL及びBLCは接地され、接地電位VSSに固定されている。 During this standby period (period up to time T1 in FIG. 2), the amplifier enable signal SAEB and the discharge signal PRENB are controlled to be at "H" level. The transistors NM5 and NM6 are kept on by receiving the "H" level discharge signal PRENB at their gates. The bit lines BL and BLC are grounded and fixed at the ground potential VSS.
読み出し開始信号READが“H”レベルになると、スタンバイ信号READYが“L”レベルとなり、続いてアンプイネーブル信号SAEBが“L”レベル(図2の時刻T2)、ディスチャージ信号PRENBが“L”レベル(図2の時刻T3)へと順次変化する。 When the read start signal READ becomes "H" level, the standby signal READY becomes "L" level, then the amplifier enable signal SAEB becomes "L" level (time T2 in FIG. 2), and the discharge signal PRENB becomes "L" level (time T2). It changes sequentially to time T3) in FIG.
アンプイネーブル信号SAEBが“L”レベルとなることにより、センスアンプ回路100の判定部11は動作を開始する。トランジスタPM0は、ゲートに“L”レベルのアンプイネーブル信号SAEBの供給を受けてオンとなり、トランジスタPM1及びPM2の各々のソースとVDD電源の電源供給ラインとが接続される。
When the amplifier enable signal SAEB becomes "L" level, the
また、トランジスタPM3は、ゲートに“L”レベルのアンプイネーブル信号SAEBの供給を受けてオンとなる。これにより、ビット線BLがトランジスタPM3を介してトランジスタNM1及びNM3に接続される。同様に、トランジスタPM4は、ゲートに“L”レベルのアンプイネーブル信号SAEBの供給を受けてオンとなる。これにより、ビット線BLCがトランジスタPM4を介してトランジスタNM2及びNM4に接続される。 Further, the transistor PM3 is turned on by receiving the "L" level amplifier enable signal SAEB at its gate. This connects the bit line BL to the transistors NM1 and NM3 via the transistor PM3. Similarly, the transistor PM4 is turned on by receiving the "L" level amplifier enable signal SAEB at its gate. This connects the bit line BLC to the transistors NM2 and NM4 via the transistor PM4.
一方、トランジスタNM5及びNM6は、ゲートに“L”レベルのディスチャージ信号PRENBの供給を受けてオフとなる。これにより、ビット線BL及びビット線BLCは、それぞれ接地電位VSSから切り離される。 On the other hand, the transistors NM5 and NM6 are turned off by receiving the "L" level discharge signal PRENB at their gates. This disconnects the bit line BL and the bit line BLC from the ground potential VSS.
ビット線BL及びビット線BLCの電圧は、VDD電源の電源供給ラインからトランジスタPM0及びPM1を介して流れ込む電流により、上昇を開始する(図2の時刻T4)。 The voltages of the bit lines BL and BLC start to rise due to the current flowing from the VDD power supply line through the transistors PM0 and PM1 (time T4 in FIG. 2).
ビット線BLは、期待値1の正セルを構成する第1のトランジスタを介して接地されているため、トランジスタPM3、NM1及びNM3からなる電流路には電流Ipがほとんど流れない。このため、出力ノードSの電圧はあまり上昇せず、接地電位VSS付近の電圧レベルに維持される。
Since the bit line BL is grounded through the first transistor forming the positive cell with the expected
これに対し、ビット線BLCは、期待値0の補セルを構成する第2のトランジスタを介して接地されているため、オープン状態となる。このため、トランジスタPM4、NM2及びNM4からなる電流路には電流Imが流れる。これにより、出力ノードSNの電圧が上昇する。 On the other hand, since the bit line BLC is grounded via the second transistor forming the complementary cell with the expected value 0, it is in an open state. Therefore, a current Im flows through the current path formed by the transistors PM4, NM2 and NM4. As a result, the voltage of output node SN rises.
出力ノードSNの電圧の上昇により、ゲートが出力ノードSNに接続されているトランジスタPM1がオフとなり、ビット線BL側には電流が流れなくなる。このため、ビット線BLとビット線BLCとの間の電圧差、及び出力ノードSと出力ノードSNとの間の電圧差は、時間の経過とともに拡大していく。 Due to the rise in the voltage of the output node SN, the transistor PM1 whose gate is connected to the output node SN is turned off, and no current flows to the bit line BL side. Therefore, the voltage difference between the bit line BL and the bit line BLC and the voltage difference between the output node S and the output node SN increase over time.
出力ノードSNの電圧がラッチ部13BのインバータINV2の閾値を超えると、出力データ信号RD_LATが反転及び再反転して出力論理値が確定する(図2の時刻T5以降)。これにより、センスアンプ回路100からは、“H”レベルの出力データ信号RD_LATが出力され、“L”レベルの出力データ信号RD_LATBが出力される。
When the voltage of the output node SN exceeds the threshold value of the inverter INV2 of the
以上のように、本実施例のセンスアンプ回路100では、ビット線BL及びBLCを予め接地電位VSSに固定し、放電時には正セル及び補セル(すなわち、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタ)のうち期待値1側のセルが接地されていることを利用して判定部11の電流路に流れる電流を制御し、データの判定を行う。かかる構成によれば、ビット線の電圧の落ち込みがなく、電源電圧VDDレベルまで電圧が上昇するため、セル電流の減少が抑えられ、低電圧でも安定した期待値判定を行うことが可能となる。
As described above, in the
図3は、本実施例のセンスアンプ回路100とは異なり、ビット線BL及びBLCを予め電源電圧VDDに充電し、放電時のセルからの電流の大小に基づく電圧変化の差を利用してデータの判定を行う比較例のセンスアンプ回路200の構成を示す回路図である。
In FIG. 3, unlike the
センスアンプ回路200では、ビット線電圧制御部22AがPチャネル型MOSFETであるトランジスタPM5から構成され、スタンバイ時にビット線BLを電源電圧VDDにプリチャージする。また、ビット線電圧制御部22Bは同じくPチャネル型MOSFETであるトランジスタPM6から構成され、スタンバイ時にビット線BLCを電源電圧VDDにプリチャージする。
In the
トランジスタPM1のゲートは、ビット線BLに接続されている。トランジスタPM2のゲートは、ビット線BLCに接続されている。トランジスタPM1のドレインは、トランジスタPM3のソースに接続されるとともに、Nチャネル型MOSFETであるトランジスタNM7のドレインに接続されている。トランジスタPM2のドレインは、トランジスタPM4のソースに接続されるとともに、Nチャネル型MOSFETであるトランジスタNM8のドレインに接続されている。 A gate of the transistor PM1 is connected to the bit line BL. A gate of the transistor PM2 is connected to the bit line BLC. The drain of the transistor PM1 is connected to the source of the transistor PM3 and also to the drain of the transistor NM7, which is an N-channel MOSFET. The drain of the transistor PM2 is connected to the source of the transistor PM4 and to the drain of the transistor NM8, which is an N-channel MOSFET.
トランジスタNM7及びNM8の各々は、ソースが接地されており、ゲートにアンプイネーブル信号SAEBの供給を受ける。アンプイネーブル信号SAEBの信号レベルが“H”レベルの間、トランジスタNM7及びNM8はそれぞれオンの状態となる。これにより、トランジスタPM1及びPM2の各々のドレインを接地電位VSSに固定される。アンプイネーブル信号SAEBの信号レベルが“L”レベルになると、トランジスタNM7及びNM8はそれぞれオフの状態となる。これにより、トランジスタPM1及びPM2の各々のドレインは、接地電位VSSから切り離される。 Each of the transistors NM7 and NM8 has a source grounded and a gate supplied with the amplifier enable signal SAEB. While the signal level of the amplifier enable signal SAEB is at "H" level, the transistors NM7 and NM8 are turned on. As a result, the drains of the transistors PM1 and PM2 are fixed to the ground potential VSS. When the signal level of the amplifier enable signal SAEB becomes "L" level, the transistors NM7 and NM8 are turned off. This disconnects the drains of the transistors PM1 and PM2 from the ground potential VSS.
トランジスタNM0は、ソース及びドレインのうちの一方がトランジスタPM1のドレイン及びトランジスタPM3のソースに接続され、他方がトランジスタPM2のドレイン及びトランジスタPM4のソースに接続されている。トランジスタNM0のゲートは、トランジスタPM3及びPM4の各々のゲートと共通に接続され、アンプイネーブル信号SAEBの供給を受ける。 One of the source and drain of the transistor NM0 is connected to the drain of the transistor PM1 and the source of the transistor PM3, and the other is connected to the drain of the transistor PM2 and the source of the transistor PM4. The gate of transistor NM0 is commonly connected to the gates of transistors PM3 and PM4, and receives amplifier enable signal SAEB.
トランジスタNM1は、ソースが接地され、ドレインがトランジスタPM3のドレイン及び出力ノードSに接続されている。トランジスタNM1のゲートは、出力ノードSNに接続されている。トランジスタNM2は、ソースが接地され、ドレインがトランジスタPM4のドレイン及び出力ノードSNに接続されている。トランジスタNM2のゲートは、出力ノードSに接続されている。 The transistor NM1 has a source grounded and a drain connected to the drain of the transistor PM3 and the output node S. A gate of the transistor NM1 is connected to the output node SN. The transistor NM2 has a source grounded and a drain connected to the drain of the transistor PM4 and the output node SN. A gate of the transistor NM2 is connected to the output node S.
トランジスタNM3は、ソースが接地され、ドレインが出力ノードSに接続されている。トランジスタNM3のゲートには、制御信号LATRESが供給される。トランジスタNM4は、ソースが接地され、ドレインが出力ノードSNに接続されている。トランジスタNM4のゲートには、制御信号LATRESが供給される。 The transistor NM3 has a source grounded and a drain connected to the output node S. A control signal LATRES is supplied to the gate of the transistor NM3. The transistor NM4 has a source grounded and a drain connected to the output node SN. A control signal LATRES is supplied to the gate of the transistor NM4.
インバータINV1は、入力端が出力ノードSに接続されており、出力ノードSの電圧を反転した電圧レベルを有する信号を出力データ信号RD_LATBとして出力する。インバータINV2は、入力端が出力ノードSNに接続されており、出力ノードSNの電圧を反転した電圧レベルを有する信号を出力データ信号RD_LATとして出力する。 The inverter INV1 has an input terminal connected to the output node S, and outputs a signal having a voltage level obtained by inverting the voltage of the output node S as the output data signal RD_LATB. The inverter INV2 has an input end connected to the output node SN, and outputs a signal having a voltage level obtained by inverting the voltage of the output node SN as the output data signal RD_LAT.
トランジスタPM7は、ソースがVDD電源の電源供給ラインに接続され、ゲートがインバータINV1の出力端に接続されている。トランジスタPM8は、ソースがVDD電源の電源供給ラインに接続され、ゲートがインバータINV2の出力端に接続されている。 The transistor PM7 has a source connected to the power supply line of the VDD power supply and a gate connected to the output terminal of the inverter INV1. The transistor PM8 has a source connected to the power supply line of the VDD power supply and a gate connected to the output terminal of the inverter INV2.
トランジスタPM9は、ソースがトランジスタPM7のドレインに接続され、ドレインが出力ノードSに接続されている。トランジスタPM9のゲートには、制御信号LATRESが供給される。トランジスタPM10は、ソースがトランジスタPM8のドレインに接続され、ドレインが出力ノードSNに接続されている。トランジスタPM10のゲートには、制御信号LATRESが供給される。 The transistor PM9 has a source connected to the drain of the transistor PM7 and a drain connected to the output node S. A control signal LATRES is supplied to the gate of the transistor PM9. The transistor PM10 has a source connected to the drain of the transistor PM8 and a drain connected to the output node SN. A control signal LATRES is supplied to the gate of the transistor PM10.
図4は、比較例のセンスアンプ回路200によるデータの読み出し動作を示すタイムチャートである。ここではビット線BLに接続された正セル(すなわち、第1のトランジスタ)の期待値が1、ビット線BLCに接続された負セル(すなわち、第2のトランジスタ)の期待値が0である場合を前提としている。
FIG. 4 is a time chart showing a data read operation by the
センスアンプ回路200のスタンバイ時において、ディスチャージ信号PRENBの信号レベルは“L”レベルであり、トランジスタPM5及びPM6を介してビット線BL及びBLCは電源電圧VDDに充電されている。
When the
読み出し開始信号READが“H”レベル、アンプイネーブル信号SAEBが“L”レベルになってアンプ回路が動き出すと、ビット線BL及びBLCがそれぞれ正セル及び負セルを構成する各トランジスタに接続される。さらに、ディスチャージ信号PRENBが“H”レベルになると、トランジスタPM5及びPM6がオフとなり、ビット線BL及びBLCがVDD電源の電源供給ラインから切り離される。これにより、ビット線BL及びBLCはそれぞれ正セル及び負セルを構成するトランジスタの各々を介して放電され、電圧が下がっていく。 When the read start signal READ becomes "H" level and the amplifier enable signal SAEB becomes "L" level and the amplifier circuit starts to operate, the bit lines BL and BLC are connected to the transistors forming the positive cell and the negative cell, respectively. Further, when the discharge signal PRENB becomes "H" level, the transistors PM5 and PM6 are turned off, and the bit lines BL and BLC are disconnected from the power supply line of the VDD power supply. As a result, the bit lines BL and BLC are discharged through the transistors forming the positive cell and the negative cell, respectively, and the voltage drops.
期待値1のセルである正セルからの電流の方が期待値0のセルである負セルからの電流よりも多い。このため、ビット線BLの方がビット線BLCよりも放電速度が速く、電圧低下の速度も速い。従って、ビット線BLにゲートが接続されているトランジスタPM1が、ビット線BLCにゲートが接続されているトランジスタPM2よりも先にオンとなって電流Ipが流れ始め、出力ノードSの電圧レベルが上昇していく。出力ノードSの電圧がインバータINV1の閾値を超えると、出力ノードSの電圧を反転した電圧レベルを有する信号が出力データ信号RD_LATBとして出力される。 The current from the positive cells, which are cells with an expected value of 1, is greater than the current from the negative cells, which are cells with an expected value of 0. Therefore, the bit line BL has a faster discharge speed and a faster voltage drop than the bit line BLC. Therefore, the transistor PM1 whose gate is connected to the bit line BL is turned on before the transistor PM2 whose gate is connected to the bit line BLC, and the current Ip begins to flow, and the voltage level of the output node S rises. continue. When the voltage of the output node S exceeds the threshold of the inverter INV1, a signal having a voltage level inverted from the voltage of the output node S is output as the output data signal RD_LATB.
しかし、比較例のセンスアンプ回路200では、図2に矢印で示すように、ビット線BL及びBLCの電圧が寄生容量の影響で大きく落ち込む。このため、各セルを構成するトランジスタのドレイン電圧が低下してセル電流が減少し、読み出しマージンが小さくなってしまう。このため、比較例のセンスアンプ回路200を用いてデータの読み出しを行った場合、安定した読み出し動作を行うことができない。
However, in the
これに対し、本実施例のセンスアンプ回路100では、上記の通り、スタンバイ時にビット線BL及びBLCを予め接地電位VSSに固定している。このため、比較例のような放電時におけるビット線BL及びBLCの電圧の落ち込みが生じない。従って、セル電流の減少が抑えられ、出力ノードSNの電圧が電源電圧VDDのレベルまで上昇するため、読み出しマージンを広くとることができる。
On the other hand, in the
以上のように、本実施例のセンスアンプ回路100によれば、安定した期待値判定が可能となる。
As described above, according to the
なお、本発明は上記実施例で示したものに限られない。例えば、上記実施例では、トランジスタPM0がゲートにアンプイネーブル信号SAEBの供給を受けてオン及びオフとなる構成について説明した。しかし、トランジスタPM0に相当する部分の構成はこれに限られず、VDD電源の電源供給ラインとトランジスタPM1及びPM2の各々のソースとの間の接続及び非接続を切り替えることが可能なスイッチ素子により構成されていればよい。 It should be noted that the present invention is not limited to those shown in the above embodiments. For example, in the above embodiment, the transistor PM0 is turned on and off by receiving the amplifier enable signal SAEB at its gate. However, the configuration of the portion corresponding to the transistor PM0 is not limited to this, and is composed of switching elements capable of switching connection and disconnection between the power supply line of the VDD power supply and the sources of the transistors PM1 and PM2. It is good if there is.
また、上記実施例では、ラッチ部13A及びラッチ部13Bが、それぞれ直列接続されたインバータから構成されている例について説明した。しかし、ラッチ部の構成はこれに限られず、出力ノードS及びSNの電圧を2値化した信号をデータ信号RD_LAT及びRD_LATBとして出力可能に構成されていればよい。
Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the
100 センスアンプ回路
11 判定部
12A,12B ビット線電圧制御部
13A,13B ラッチ部
PM0~PM4 Pチャネル型トランジスタ
NM1~NM6 Nチャネル型トランジスタ
INV0~INV3 インバータ
100
Claims (6)
前記データ読み出しの開始前の期間である第1期間において、前記第1のビット線及び前記第2のビット線に接地電位を供給し、前記データ読み出しの開始後の期間である第2期間において、前記第1のビット線及び前記第2のビット線への接地電位の供給を停止するビット線電圧制御部と、
前記第2期間における前記第1のビット線の電圧及び前記第2のビット線の電圧に基づいて、前記第1のセルに格納されたデータのデータ値を判定する判定部と、
を有し、
前記判定部は、
前記第2期間において一端に電源電圧の供給を受け、他端が前記第1のビット線に接続された第1導電型の第1トランジスタと、
前記第2期間において一端に前記電源電圧の供給を受け、他端が前記第2のビット線に接続された前記第1導電型の第2トランジスタと、
前記第2トランジスタの制御端に接続され、前記第1トランジスタと前記第1のビット線との接続部を含む電流路に流れる電流に応じた電圧を有する第1の出力ノードと、
前記第1トランジスタの制御端に接続され、前記第2トランジスタと前記第2のビット線との接続部を含む電流路に流れる電流に応じた電圧を有する第2の出力ノードと、
を有し、
前記第1の出力ノードの電圧及び前記第2の出力ノードの電圧に基づいて、前記第1のセルに格納されたデータのデータ値を判定することを特徴とするセンスアンプ回路。 A memory cell comprising a first cell storing data and a second cell storing complementary data of the data is connected to a first bit line connected to the first cell and the second cell. a sense amplifier circuit for reading data through a second bit line,
A ground potential is supplied to the first bit line and the second bit line in a first period, which is a period before the start of the data read, and in a second period, which is the period after the start of the data read, a bit line voltage control unit that stops supplying the ground potential to the first bit line and the second bit line;
a determination unit that determines a data value of data stored in the first cell based on the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line in the second period;
has
The determination unit
a first conductivity type first transistor having one end supplied with a power supply voltage in the second period and having the other end connected to the first bit line;
a second transistor of the first conductivity type having one end supplied with the power supply voltage in the second period and having the other end connected to the second bit line;
a first output node connected to a control terminal of the second transistor and having a voltage corresponding to a current flowing through a current path including a connection portion between the first transistor and the first bit line;
a second output node connected to the control terminal of the first transistor and having a voltage corresponding to a current flowing through a current path including a connection portion between the second transistor and the second bit line;
has
A sense amplifier circuit that determines a data value of data stored in the first cell based on the voltage of the first output node and the voltage of the second output node .
前記第2トランジスタの他端と前記第2のビット線との接続部に一端が接続され、他端が前記第2の出力ノードに接続された前記第1導電型の第4トランジスタと、
を有することを特徴とする請求項1に記載のセンスアンプ回路。 a third transistor of the first conductivity type having one end connected to a connection portion between the other end of the first transistor and the first bit line and the other end connected to the first output node;
a fourth transistor of the first conductivity type having one end connected to a connection portion between the other end of the second transistor and the second bit line and the other end connected to the second output node;
2. The sense amplifier circuit of claim 1 , further comprising:
前記第5トランジスタ及び前記第6トランジスタの各々は、前記第1期間において論理レベル1の信号レベルを有し且つ前記第2期間において論理レベル0の信号レベルを有するディスチャージ信号の供給を制御端に受ける、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載のセンスアンプ回路。 a fifth transistor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, one end of which is grounded and the other end of which is connected to the first bit line; is grounded and the other end is connected to the second bit line;
Each of the fifth transistor and the sixth transistor has a control end supplied with a discharge signal having a signal level of logic level 1 during the first period and a signal level of logic level 0 during the second period. ,
5. The sense amplifier circuit according to claim 1 , wherein:
入力端が前記第2の出力ノードに接続された第2のインバータを含み、前記第2の出力ノードの電圧に応じた2値の信号レベルのデータを保持して出力する第2のラッチ部と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載のセンスアンプ回路。 a first latch section including a first inverter having an input terminal connected to the first output node, and holding and outputting binary signal level data corresponding to the voltage of the first output node; ,
a second latch section including a second inverter whose input terminal is connected to the second output node, and which holds and outputs binary signal level data corresponding to the voltage of the second output node; ,
6. The sense amplifier circuit according to any one of claims 1 to 5 , comprising:
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