JPH01149294A - Semiconductor storage - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、第1の制御信号に従い第1の電源電圧及び
第2の電源電圧が第1及び第2の電圧供給経路より供給
されるセンスアンプにて、ビット線対の電位差を検知し
増幅することでメモリセルの情報を読出す方式の半導体
記憶装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a sensing device in which a first power supply voltage and a second power supply voltage are supplied from first and second voltage supply paths in accordance with a first control signal. The present invention relates to a semiconductor memory device that reads information from a memory cell by detecting and amplifying the potential difference between a pair of bit lines using an amplifier.
近年、ダイナミック型MO8RAM (以下[DRAM
Jという。)等の高集積メモリでは、その高集積化に伴
い、低消費電力化が望まれている。In recent years, dynamic MO8RAM (hereinafter referred to as [DRAM
It's called J. ), etc., there is a desire for lower power consumption as the integration becomes higher.
DRAMでは、総消費電流においてビット線対の充tI
i7a電流の占める割合が大きい。そこでビット線対の
充放電電流の低減化が計られた。In DRAM, the charging time of bit line pair in total current consumption is
The i7a current accounts for a large proportion. Therefore, attempts were made to reduce the charging and discharging current of the bit line pair.
第7図はr l5SCCDTGEST OF TECH
NIC^L PAPERSFeb、1987 pp、1
2−13Jに記載された°’ A 90nS IIHb
DRAM in a 300 mil Dip”に開示
された、DRAMの概念を示した図であるメモリセル及
びセンスアンプ周辺を示した回路図である。Figure 7 is r l5SCCDTGEST OF TECH
NIC^L PAPERSFeb, 1987 pp, 1
°' A 90nS IIHb described in 2-13J
1 is a circuit diagram showing a memory cell and a sense amplifier periphery, which is a diagram showing the concept of a DRAM disclosed in "DRAM in a 300 mil Dip".
同図において、1はメモリセルであり、選択トランジス
タQO、メモリキャパシタCOから構成され、選択トラ
ンジスタQOを介してビット線BL及びワード線WLに
接続されている。In the figure, a memory cell 1 is composed of a selection transistor QO and a memory capacitor CO, and is connected to a bit line BL and a word line WL via the selection transistor QO.
2はセンスアンプであり、ビット線BL’、BL′間に
設けられ、ソースが接続線LLに共通に接続されたnチ
ャネルMISトランジスタQl。Reference numeral 2 designates a sense amplifier, which is an n-channel MIS transistor Ql provided between bit lines BL' and BL', and whose source is commonly connected to a connection line LL.
Q2より7リツプ70ツブを構成し、ソースが接続線H
Lに共通に接続されたpチャネルMISトランジスタQ
3.Q4より7リツプフロツプを構成することで、ビッ
ト線BL’ 、BL’の電位差を検出し、一方を接続線
Lmの電位、他方を接続線H[の電位に増幅する。7 lips and 70 tubes are formed from Q2, and the source is connected to the connection line H.
p-channel MIS transistor Q commonly connected to L
3. By configuring seven lip-flops from Q4, the potential difference between bit lines BL' and BL' is detected and one is amplified to the potential of the connection line Lm and the other to the potential of the connection line H[.
接続線LLはゲートに制御信号SOが印加されるnチャ
ネルMISトランジスタQ5を介して接地レベル(“L
″レベルに、接続線HLはゲートに反転制御信号SOが
印加されるpチャネルMISトランジスタQ6を介して
電源電圧V。。The connection line LL is connected to the ground level (“L”) via an n-channel MIS transistor Q5 to whose gate the control signal SO is applied.
'' level, the connection line HL is connected to the power supply voltage V through the p-channel MIS transistor Q6 to which the inverted control signal SO is applied to the gate.
(“HItレベル)に接続されることで電圧供給経路の
働きをする。また、Q7はビット線対BL。(“HIt level)” and functions as a voltage supply path. Also, Q7 is a bit line pair BL.
BLの電位をイコライズするためのnチャネルMISト
ランジスタで、Q8.Q9は各々ビット線対BL、BL
を電位VBLにプリチャージするためのnヂャネルMI
Sトランジスタであり、これらのトランジスタ07〜Q
9のゲートにはイコライズ信号EQが印加される。Q8. is an n-channel MIS transistor for equalizing the potential of BL. Q9 are bit line pairs BL, BL, respectively.
n channel MI for precharging to potential VBL
S transistors, and these transistors 07 to Q
An equalize signal EQ is applied to the gate of 9.
ビット線BLとBL’ 、BLとBL’ は各々ゲート
に電源電圧■。0が印加される閾値電圧Vthのnチャ
ネルMISトランジスタQB、Qiを介して接続される
。また、ビット線BL’ と110間、BL’ と11
0間は各々ゲートに信号Yが印加されるnチャネルMI
SトランジスタQ10.Qllを介して接続される。The bit lines BL and BL', BL and BL' each have a power supply voltage ■ at their gates. They are connected via n-channel MIS transistors QB and Qi to which threshold voltage Vth of 0 is applied. Also, between bit lines BL' and 110, between BL' and 110
0, n-channel MI to which signal Y is applied to each gate.
S transistor Q10. Connected via Qll.
第8図は、第7図で示したDRAMの読出し動作を示し
たタイミング図である。以下同図を参照しつつ読出し動
作の説明を行う。FIG. 8 is a timing diagram showing the read operation of the DRAM shown in FIG. 7. The read operation will be explained below with reference to the same figure.
時刻T1にイコライズ信号EQが立下るとトランジスタ
Q7〜Q9が非導通となるので、既に(Vcc−Vth
)/2にプリチャージされたビット線対BL、BLはフ
ローティング状態となる。When the equalize signal EQ falls at time T1, transistors Q7 to Q9 become non-conductive, so that (Vcc-Vth
)/2, the bit line pair BL, BL becomes a floating state.
そして、時刻T2からワード線WLが立上り“H″レベ
ルなると、メモリセル1内の選択トランジスタQOが導
通し、メモリキャパシタCOに蓄積された電荷がビット
線BLに伝わり、メモリキャパシタCOがH11レベル
を記憶している場合は第8図の実線に示すようにビット
線8mの電位がわずかに上昇する。この上昇は、トラン
ジスタQ8を介してビット線BL’ の電位にも伝わる
。Then, when the word line WL rises to the "H" level from time T2, the selection transistor QO in the memory cell 1 becomes conductive, the charge accumulated in the memory capacitor CO is transmitted to the bit line BL, and the memory capacitor CO reaches the H11 level. If it is stored, the potential of the bit line 8m rises slightly as shown by the solid line in FIG. This rise is also transmitted to the potential of bit line BL' via transistor Q8.
そして、時刻T3に制御信号So (So)を“HII
レベル(111Itレベル)に立上げ(立下げ)ること
で、トランジスタQ5.Q6を導通させ、接続線LL、
HLの電位を各々接地レベル、電源電圧V。。レベルに
することでセンスアンプ2を活性化する。センスアンプ
2が活性化するとビット線BL’ 、BL’間のわずか
な電位差により、トランジスタQ1.Q4を導通、トラ
ンジスタQ2゜Q3を非導通することで、ビット線BL
’ 、BLの電位をそれぞれ■。。レベル、接地レベル
に増幅する。Then, at time T3, the control signal So (So) is set to “HII”.
By raising (falling) the level (111It level), transistor Q5. Make Q6 conductive and connect the connecting wire LL,
The potential of HL is set to ground level and power supply voltage V, respectively. . Sense amplifier 2 is activated by setting the level. When sense amplifier 2 is activated, a slight potential difference between bit lines BL' and BL' causes transistors Q1. By making Q4 conductive and transistors Q2 and Q3 non-conductive, bit line BL
', and the potential of BL, respectively. . level, amplify to ground level.
同時に増幅されたビット線BL’ 、BL’の電位はト
ランジスタQ、Qiを介してビット線BL、BLに伝わ
る。この時、ビット線BLの電位は閾値電圧■thのト
ランジスタQBを介してビット線BL’の電位■。0が
伝わるため、実際には第8図に示すように(Voo−V
th)になる。The simultaneously amplified potentials of the bit lines BL' and BL' are transmitted to the bit lines BL and BL via the transistors Q and Qi. At this time, the potential of the bit line BL becomes the potential ■ of the bit line BL' via the transistor QB having the threshold voltage ■th. 0 is transmitted, so in reality (Voo-V
th).
そして、時刻−「4に信号Yが゛H′°レベルに立上る
ことで、トランジスタQ10.Qllが導通し、ビット
線BL’ 、BL’ の電位がI10線I10、Ilo
に伝達され、その後増幅されて外部出力端子より“H″
レベル出力される。Then, at time -4, the signal Y rises to the H' level, transistors Q10 and Qll become conductive, and the potentials of the bit lines BL' and BL' rise to the I10 and Ilo lines.
It is then amplified and output to “H” from the external output terminal.
The level is output.
そして、時刻T5にワード線W[を°“L ITレベル
に立下げることで、メモリセル1とビット線BLを遮断
する。同時に信号Yも立下げることでビット線対BL’
、BL’ とl10f線対110゜110を遮断する
。Then, at time T5, by lowering the word line W[ to the °LIT level, the memory cell 1 and the bit line BL are cut off.At the same time, by lowering the signal Y, the bit line pair BL'
, BL' and l10f line pair 110°110 are cut off.
そして、時刻T6に信号EQを立上げることで、トラン
ジスタ07〜Q9を導通させ、ビット線対BL (BL
’ )、BL (BL’ )を各々内部電源ビット線対
BL、BL (BL’ 、BL’ )のプリチャージを
行う。なお、第8箇中の点線で示した部分はメモリキャ
パシタCOが“L”レベルを記憶している場合の各信号
の波形を示している。Then, by raising the signal EQ at time T6, transistors 07 to Q9 are made conductive, and bit line pair BL (BL
) and BL (BL') respectively precharge the internal power supply bit line pair BL, BL (BL', BL'). Note that the portions indicated by dotted lines in the eighth section indicate the waveforms of each signal when the memory capacitor CO stores the "L" level.
このようにして、ビット線81.31間の最大振幅(電
位差)を従来のVccから(Voc−Vth)に減少さ
せることによりビット線対BL、BLの充放電電流を減
少させることができる。In this way, by reducing the maximum amplitude (potential difference) between the bit lines 81 and 31 from the conventional Vcc to (Voc-Vth), the charge/discharge current of the bit line pair BL, BL can be reduced.
また、ワード線WLの゛H″レベルがV。0の場合は、
メモリセル1に書込まれる“H″レベル、選択トランジ
スタQOの閾値電圧を■ とするhH
と、(vCC−vthH)トなり、閾値電圧v1hH分
読出し電荷を損失する。このことからビット線BL、B
Lのプリチャージ電位を従来のvcc/2から(Voc
−V、、)/2に低下させることで、メモリセル1の“
H″レベル記憶対する読出しマージンを増大させ、動作
マージンを向上させるという効果もある。なお、この場
合、“[″レベルの読出しマージンも考慮するとVth
=■thHとすることが最も望ましい。Moreover, when the "H" level of the word line WL is V.0,
The "H" level written into the memory cell 1 is hH, where the threshold voltage of the selection transistor QO is 2, and (vCC-vthH), and the read charge is lost by the threshold voltage v1hH. From this, the bit lines BL, B
The precharge potential of L was changed from the conventional vcc/2 to (Voc
-V, , )/2, memory cell 1's “
It also has the effect of increasing the read margin for H" level storage and improving the operating margin. In this case, if the read margin for the "[" level is also taken into consideration, Vth
It is most desirable to set =■thH.
従来のビット線充放電電流低減化を図ったORAMは以
上のように構成されており、単にトランジスタQ7を導
通させてイコライズするだけではビット線BL’ 、B
L’の電位差がV。0であり、ビット線対BL、BLの
電位を(■o。−Vth)/2に設定することができな
い。従って、内部電源VBLにより、ビット線対BL、
BL (BL’ 、BL’ )を(Voo−vth)/
2に強制的にプリチャージする必要がある。The conventional ORAM designed to reduce the bit line charging/discharging current is configured as described above, and the bit lines BL', B cannot be equalized by simply turning on the transistor Q7.
The potential difference between L' is V. 0, and the potential of the bit line pair BL, BL cannot be set to (■o.-Vth)/2. Therefore, due to the internal power supply VBL, the bit line pair BL,
BL (BL', BL') (Voo-vth)/
It is necessary to forcibly precharge to 2.
この内部電源VB、は、通常電源電圧V。Cと接地レベ
ル間の抵抗分割回路等により発生させるが、上述したよ
うにビット線対BL、BL (BL’ 。This internal power supply VB is the normal power supply voltage V. The bit line pair BL, BL (BL') is generated by a resistor divider circuit between C and the ground level, but as described above.
BL’ )の電位を強制的に(■Co−Vth)/2に
するため駆動能力を大きくする必要があり、分割抵抗の
抵抗値を大きくすることができなかった。In order to forcibly set the potential of BL' to (■Co-Vth)/2, it was necessary to increase the driving capability, and it was not possible to increase the resistance value of the dividing resistor.
その結果、DRAMの非アクセス時の電源電圧VCo、
接地レベル間にDC的に流れるスタンバイ電流が大きく
なり、消費電力が大きくなるという問題点があった。As a result, the power supply voltage VCo when the DRAM is not accessed,
There is a problem in that the standby current that flows in a DC manner between the ground levels increases, resulting in increased power consumption.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、スタンバイ電流量を増加させることなく、ビ
ット線の充放電電流の低減化を図 ゛)た半導体記憶装
置を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a semiconductor memory device that reduces bit line charging and discharging current without increasing the amount of standby current. shall be.
この発明に係る半導体記憶装置は、第1の電源電圧及び
第2の電源電圧が第1の制御信号に従い第1及び第2の
電圧供給経路よりそれぞれ供給されるセンスアンプにて
、ビット線対の電位差を検知し増幅することでメモリセ
ルの情報を読出す方式であり、前記第1の制御信号に関
連した第2の制御信号により能動化され、前記第1の電
圧供給経路の電位を検出して当該電位が前記第1の電源
電圧をシフトダウンさせた所定電位近傍であるかどうか
を示す出力信号を与える電位検出手段と、前記第1の電
圧供給経路に介装され、前記電位検出手段の出力信号に
応答して、前記第1の電圧供給経路の電位が前記所定電
位近傍外であれば、前記第1の電圧供給経路を急速に充
電することで前記所定電位に近づける高速充電様能を働
かせ、前記第1の電圧供給経路の電位が前記所定電位近
傍内であれば、前記第1の電源電圧をシフトダウンさせ
ることで前記第1の電圧供給経路の電位を前記所定電位
に設定する電圧降下機能を働かせることにより、前記第
1の電圧供給経路の電位を高速に前記所定電位に設定す
る手段とを備え、1n記センスアンプは、増幅時にビッ
ト線対の一方を前記所定電位に、他方を前記第2の電源
電圧レベルに設定するようにしている。In the semiconductor memory device according to the present invention, the first power supply voltage and the second power supply voltage are supplied from the first and second voltage supply paths respectively according to the first control signal. This is a method of reading information in a memory cell by detecting and amplifying a potential difference, and is activated by a second control signal related to the first control signal, and detects the potential of the first voltage supply path. a potential detecting means for providing an output signal indicating whether the potential is near a predetermined potential obtained by shifting down the first power supply voltage; In response to an output signal, if the potential of the first voltage supply path is outside the vicinity of the predetermined potential, a fast charging mode is provided that approaches the predetermined potential by rapidly charging the first voltage supply path. and if the potential of the first voltage supply path is within the vicinity of the predetermined potential, the first power supply voltage is shifted down to set the potential of the first voltage supply path to the predetermined potential. and means for quickly setting the potential of the first voltage supply path to the predetermined potential by operating a drop function, and the sense amplifier 1n sets one of the bit line pair to the predetermined potential during amplification and sets the other to the predetermined potential. is set to the second power supply voltage level.
この発明にお番ノるセンスアンプは、増幅時にビット線
対の一方を第1の電源電圧を電圧降下手段によりシフ1
−ダウンさせた所定電位に、他方を第2の電源電圧レベ
ルに設定したため、増幅後のビット線対の双方を接続す
ることで、ビット線対の電位を所定電位の1/2に設定
することができる。The sense amplifier according to the present invention shifts the first power supply voltage of one of the bit line pairs to 1 by voltage drop means during amplification.
- Since the lowered predetermined potential is set to the second power supply voltage level, the potential of the bit line pair can be set to 1/2 of the predetermined potential by connecting both bit line pairs after amplification. Can be done.
第1図はこの発明の一実施例であるDRAMのメモリセ
ル及びセンスアンプ周辺回路図である。FIG. 1 is a diagram of a DRAM memory cell and a sense amplifier peripheral circuit according to an embodiment of the present invention.
同図において、メモリセル1.センスアンプ2゜トラン
ジスタ05〜Q11.WL、LL、Ilo。In the figure, memory cell 1. Sense amplifier 2° transistor 05~Q11. W.L., LL., and Ilo.
110、信号EQ、Y、80.Soは第7図で示した従
来例と同じであるので説明は省略する。110, signal EQ, Y, 80. Since So is the same as the conventional example shown in FIG. 7, the explanation will be omitted.
従来例と異なりビット線対81.81間の最大振幅の減
少のためにビット線81.81’ 間、百り、BL’
間に設けられたトランジスタQB。Unlike the conventional example, in order to reduce the maximum amplitude between the bit line pair 81.81, the distance between the bit lines 81.81', 100, BL'
Transistor QB provided between.
Qiが取り除かれた。Qi has been removed.
また、トランジスタQ6.接続線HL上のノード”81
間に、ゲートに制御信RS OBが印加されるnチャネ
ルMISトランジスタQ。が設けられている。Also, transistor Q6. Node "81" on the connection line HL
In the meantime, the n-channel MIS transistor Q has a control signal RS OB applied to its gate. is provided.
トランジスタQ。は従来例のトランジスタQ8(Q−)
と同じ閾値電圧Vthを有し、トランジスりQ6導通時
において、制御信号SOBを電源電圧V。0にし、ドレ
インにもトランジスタQ6を介して電源電圧V。0が与
えられるとノードN、1.の電位(つまり、接続線HL
の電位)を(V oo−V th)にシフトダウンさせ
る働きをする。また、制御信号S OBを(V cc+
V th)以上に設定すると、ノードN)1.に電源電
圧■。0を電圧降下させることなく接続することができ
ノードN□1の電位を電源電圧V。Cに向けて急速に充
電する働きをする。Transistor Q. is the conventional transistor Q8 (Q-)
The control signal SOB has the same threshold voltage Vth as the power supply voltage Vth when the transistor Q6 is conductive. 0, and the power supply voltage V is also applied to the drain through the transistor Q6. If 0 is given, node N, 1 . potential (that is, the connection line HL
It functions to shift down the potential of (V oo - V th). In addition, the control signal S OB (V cc+
When set to V th) or higher, the node N)1. ■Power supply voltage. 0 can be connected without voltage drop, and the potential of node N□1 can be connected to the power supply voltage V. It functions to rapidly charge towards C.
制御信号SOBは、SOB制御回路3により出力され、
通常は(V cc+V th)以上の電位V、を保ち、
制御信号So (30)が活性化された後、ノードN1
1.の電位が(V 、、−V th>に到達する直前に
、■ooレベルの電位に低下し、制御信号5O(So)
が非活性となると同時に再び(Vo、十Vth)レベル
になる信号である。The control signal SOB is output by the SOB control circuit 3,
Normally, the potential V is maintained at (V cc + V th) or higher,
After the control signal So (30) is activated, the node N1
1. Immediately before the potential reaches (V,, -V th>), the potential decreases to the ■oo level, and the control signal 5O(So)
This is a signal that becomes (Vo, +Vth) level again at the same time as becomes inactive.
第2図はS OB !1 i11回路3の信号発生部を
示した回路図である。信号発生部はトランジスタQ12
.013とキャパシタC、C2より構成され、トランジ
スタQ12のドレインに反転イコライズ信号EQ、ゲー
トに電源電圧V。。、ソースにキャパシタC1が接続さ
れ、トランジスタQ13のドレインに電源電圧■。61
ゲートにトランジスタQ12のソースであるノードN
1ソースにキャパシタC2が接続される。また、キャパ
シタC1゜C2には各々後述する信号3od、Sodが
印加され、トランジスタQ13.キャパシタ02間より
制御信号SOBが出力される。Figure 2 is SOB! 1 is a circuit diagram showing a signal generating section of the i11 circuit 3. FIG. The signal generation part is transistor Q12
.. 013 and capacitors C and C2, an inverted equalization signal EQ is applied to the drain of the transistor Q12, and a power supply voltage V is applied to the gate. . , a capacitor C1 is connected to the source, and a power supply voltage ■ is connected to the drain of the transistor Q13. 61
Node N, which is the source of transistor Q12, is connected to the gate.
A capacitor C2 is connected to one source. Further, signals 3od and Sod, which will be described later, are applied to the capacitors C1 and C2, respectively, and the transistors Q13. A control signal SOB is output from between capacitors 02.
第3図は信号Sod発生部を示す回路図であり、pチャ
ネルMISトランジスタQ16.C17とnチャネルM
■SトランジスタQ18〜Q20よりカレントミラー型
増幅回路4を構成しており、トランジスタ018.C1
9のゲート電圧の大小関係の違いによりノードN5’の
電位が変化する。FIG. 3 is a circuit diagram showing a signal Sod generating section, in which p-channel MIS transistors Q16. C17 and n channel M
■S transistors Q18 to Q20 constitute a current mirror type amplifier circuit 4, and transistors 018. C1
The potential of node N5' changes due to the difference in magnitude between the gate voltages of node N5'.
トランジスタ018のゲートは、電源電圧V。0がドレ
イン、ゲート共通のトランジスタQ14゜C15を介し
て接続される。このトランジスタQ14、C15の閾値
電圧によりノードN3の電位■N3を(Voo−V、、
)以下の所定の電位に設定している。一方、トランジス
タQ19のゲートにはノードN□、の電位VH4が印加
される。The gate of the transistor 018 is connected to the power supply voltage V. 0 is connected via a transistor Q14°C15 whose drain and gate are common. The threshold voltage of these transistors Q14 and C15 sets the potential of node N3 to (Voo-V, ,
) is set to the following predetermined potential. On the other hand, the potential VH4 of the node N□ is applied to the gate of the transistor Q19.
また、トランジスタ017.019間のノードN5’
はインバータ’c1を介してアンドゲートAND1の一
方入力となる。このアンドゲートANDlの他方入力は
制御信号soであり、その出力が信号Sodとなる。Also, node N5' between transistors 017 and 019
becomes one input of the AND gate AND1 via the inverter 'c1. The other input of this AND gate ANDl is the control signal so, and its output becomes the signal Sod.
また、制御信号SOFはトランジスタQ20のゲートに
印加される。この制御信号SOFは制御信号Soと関連
して発生する信号であり、制御信号SOより早く立上り
、制御信号SOと同時に立下る信号である。第4図は制
御信号SOF、S。Further, the control signal SOF is applied to the gate of the transistor Q20. This control signal SOF is a signal generated in association with the control signal So, rises earlier than the control signal SO, and falls simultaneously with the control signal SO. FIG. 4 shows the control signals SOF,S.
の発生の一例を示す回路図であり、同図に示すように制
御信号SOFを、−六入力は直接、他方入力は偶数個の
インバータ群Iを介して所定時間遅延させてアンドゲー
トAND2に入力させることにより、制御信号SOを発
生するようにしている。This is a circuit diagram showing an example of the generation of the control signal SOF. As shown in the figure, the -6 input is directly inputted, the other input is delayed for a predetermined time via an even number of inverter groups I, and is input to the AND gate AND2. By doing so, the control signal SO is generated.
第5図は、第2図〜第4図で示したS OB fiil
l t211回路の動作を示すタイミング図である。以
下、同図を参照しつつ制御信号SOBの発生動作の説明
をする。Figure 5 shows the SOB file shown in Figures 2 to 4.
1 is a timing diagram showing the operation of the lt211 circuit. The operation of generating the control signal SOB will be explained below with reference to the same figure.
時刻T1にイコライズ信@EQが立上る。つまり反転イ
コライズ信号EQが“H”レベルに立上る。するとトラ
ンジスタQ12(閾値電圧■12)を介してノードN8
に伝わり、ノードN8の電位は(Vcc−V12)まで
上昇する。この時、制御信号SOBの電位が、“H″レ
ベル信号Sodが印加されるキャパシタC2の容量結合
によりVP(vcc+vth以上)となっているのでト
ランジスタQ13は非導通のままである。Equalize signal @EQ rises at time T1. That is, the inverted equalize signal EQ rises to the "H" level. Then, the node N8 is connected via the transistor Q12 (threshold voltage ■12).
The potential of node N8 rises to (Vcc-V12). At this time, the potential of the control signal SOB is VP (more than vcc+vth) due to the capacitive coupling of the capacitor C2 to which the "H" level signal Sod is applied, so the transistor Q13 remains non-conductive.
そして、時刻T より少し前の時刻T3′で、信号SO
Fが“H11レベルに立上ると、トランジスタQ20が
導通し、カレントミラー増幅回路4は活性化する。Then, at time T3', which is a little before time T, the signal SO
When F rises to the "H11" level, transistor Q20 becomes conductive and current mirror amplifier circuit 4 is activated.
そして、時刻T3で制ill信号SOが“H”レベルに
立上り、アンドゲートAND1の一方入力は“H″とな
る。しかしながら、この時、ノードNHLの電位VHL
は、(Vo、−V th)/ 2であり、Vl、〈VH
2であるため、トランジスタQ19は導通せず、ノード
N5”の電位は“H”レベルを維持する。従ってインバ
ーターc1を介したノードN5の電位、つまり、アンド
ゲートANDIの他方入力はL”レベルを維持するため
、信号SodはL IIレベルから変化しない。一方、
第1図のトランジスタQ6が導通するため、ノードN□
Eの電位VHLは電源電圧VCCに向けて急速に充電さ
れる。この時、トランジスタQCのゲートには(V c
c+V th)以上の電位V、(7)iilJ御信号S
OBが印加されているため、トランジスタQcのインピ
ーダンスは低くノード”HLの電位上押の妨げにはなら
ない。そして、時刻T7を過ぎると、■□。Then, at time T3, the control signal SO rises to the "H" level, and one input of the AND gate AND1 becomes "H". However, at this time, the potential VHL of the node NHL
is (Vo, -V th)/2, and Vl, <VH
2, the transistor Q19 is not conductive and the potential of the node N5" maintains the "H" level. Therefore, the potential of the node N5 via the inverter c1, that is, the other input of the AND gate ANDI, maintains the "L" level. To maintain this, the signal Sod does not change from the L II level. on the other hand,
Since the transistor Q6 in FIG. 1 is conductive, the node N□
The potential VHL of E is rapidly charged toward the power supply voltage VCC. At this time, the gate of the transistor QC has (V c
c+V th) or higher potential V, (7) iiJ control signal S
Since OB is applied, the impedance of the transistor Qc is low and does not interfere with pushing up the potential of the node "HL." After time T7, ■□.
〉VH2となり、トランジスタQ19が導通し、ノード
N5’の電位は゛L″2レベルに変化する。従ってノー
ドN5の電位であるアンドゲートAND1の他方入力も
“トビルベルとなり信号5od(Sod)はHTTレベ
ル(“シバレベル)となる。>VH2, the transistor Q19 becomes conductive, and the potential of the node N5' changes to the "L"2 level.Therefore, the other input of the AND gate AND1, which is the potential of the node N5, also becomes a "tabil bell" and the signal 5od (Sod) becomes the HTT level ( “Shiva level)”.
一方、第2図において、信号SodがH”レベルになる
と、キャパシタC1容母結合によりノードN、の電位は
(V CC十V 13 (トランジスタQ13の閾値電
圧))以上に上昇し、トランジスタQ12は非導通とな
る。そして、トランジスタQ13が強く導通し、制御信
号SOBの電位を電源電圧■。0にクランプする。一方
、信号Sodは“L ITレベルに変化しており、キャ
パシタC2の容量結合によっても制御信号SOBの電位
を引き下げるため、制御信号SOBの電位は急速に電源
電圧V。0に達する。On the other hand, in FIG. 2, when the signal Sod becomes H" level, the potential of the node N increases to more than (V CC + V 13 (threshold voltage of transistor Q13)) due to the capacitor-mother coupling of capacitor C1, and transistor Q12 Then, the transistor Q13 becomes strongly conductive, clamping the potential of the control signal SOB to the power supply voltage 0.Meanwhile, the signal Sod changes to the "LIT" level, and due to the capacitive coupling of the capacitor C2. In order to lower the potential of the control signal SOB, the potential of the control signal SOB rapidly reaches the power supply voltage V. reaches 0.
そして、時刻T6に反転イコライズ信号EQが“し”レ
ベルに立下ると、ノードNBの電位も“L”レベルとな
り、トランジスタQ13が非導通となる。この時に、制
御信号So、SOFも“L”レベルに立下るため、信号
Sod (Sod)が゛′L″レベル(“ト1”レベル
)に変化し、キャパシタC2の容量結合により制御信号
SO8の電位が再び■、に設定される。Then, when the inverted equalize signal EQ falls to the "high" level at time T6, the potential of the node NB also becomes the "L" level, and the transistor Q13 becomes non-conductive. At this time, the control signals So and SOF also fall to the "L" level, so the signal Sod (Sod) changes to the "L" level ("T1" level), and the control signal SO8 changes due to the capacitive coupling of the capacitor C2. The potential is set to ■ again.
第6図は、第1図で示したDRAMの読出し動作を示し
た信号である。以下、同図を参照しつつ読出し動作の説
明を行う。FIG. 6 shows signals showing the read operation of the DRAM shown in FIG. The read operation will be explained below with reference to the same figure.
時刻T1にイコライズ信号EQが立下ると、トランジス
タoY−o9が非導通となり、既に(■cc−vth)
/2にプリチャージされたビット線対BL、BLはフロ
ーティング状態となる。When the equalize signal EQ falls at time T1, transistors oY-o9 become non-conductive, and (■cc-vth)
The bit line pair BL, BL precharged to /2 becomes a floating state.
そして、時刻T2にワード線が゛ト1”レベルに立上る
と、メモリセル1内の選択トランジスタQ0が導通し、
メモリキャパシタCOに蓄積された電荷がビット線BL
に伝わり、メモリキャパシタCOが“HIIレベルを記
憶している場合は、第6図の実線に示すようにビット線
BLの電位はわずかに上昇する。Then, when the word line rises to the ``to1'' level at time T2, the selection transistor Q0 in the memory cell 1 becomes conductive.
The charge accumulated in the memory capacitor CO is transferred to the bit line BL.
When the memory capacitor CO stores the "HII level", the potential of the bit line BL rises slightly as shown by the solid line in FIG.
そして、時刻T3に制御信号So (So)が“H”レ
ベル(“L IIレベル)に立上る(立下る)ことで、
トランジスタQ5.Q6ば導通し接続線LLの電位を接
地レベルに向けて放電し、接続線HLの電位を■。0に
向けて充電する。この時、制御信号30Bは高電位V、
であるため、トランジスタQ。は低インピーダンス状態
であり、接続線HLの急速充電の妨げにならない。Then, at time T3, the control signal So (So) rises (falls) to the "H" level ("L II level").
Transistor Q5. If Q6 becomes conductive, the potential of the connection line LL is discharged to the ground level, and the potential of the connection line HL becomes ■. Charge towards 0. At this time, the control signal 30B is at a high potential V,
Therefore, the transistor Q. is in a low impedance state and does not interfere with the rapid charging of the connection line HL.
そして、接続線HLの電位が(Voo−Vth)以下の
第5図の■N3になる時刻T7に制御信号SOBの電位
はVC。レベルに下り、接rc D HLの電位を(■
oo−■th)に向けて充電する。その後すぐに接続線
HLの電位は(V cc−V th)に達する。Then, at time T7 when the potential of the connection line HL becomes (Voo-Vth) or less (N3 in FIG. 5), the potential of the control signal SOB becomes VC. level, and set the potential of the connection rc D HL (■
oo-■th). Immediately thereafter, the potential of the connection line HL reaches (V cc - V th).
従って、時刻T3で活性化されたセンスアンプ2は、ビ
ット線BL、BL間のわずかな電位差を検知し、トラン
ジスタQ1.Q4を導通、トランジスタQ2.Q3を非
導通とすることで、接続tfA8Lの電位が(V cc
−V th)に達する時刻にはビット線対BL、BLの
電位をそれぞれ(V cc−V th)レベル、接地レ
ベルに増幅する。Therefore, sense amplifier 2 activated at time T3 detects a slight potential difference between bit lines BL, BL, and transistors Q1. Q4 conducts, transistor Q2. By making Q3 non-conductive, the potential of connection tfA8L becomes (V cc
-V th), the potentials of the bit line pair BL, BL are amplified to the (V cc -V th) level and the ground level, respectively.
そして、時刻■4に信号Yが立上ることで、トランジス
タQ10.Qllが導通し、ビット線BL、BLの電位
がI10線I10.Iloに伝達され、その後増幅され
て外部出力端子より“FI ITレベルが出力される。Then, as the signal Y rises at time ■4, the transistor Q10. Qll becomes conductive, and the potential of bit lines BL and BL becomes I10 line I10. The signal is transmitted to Ilo, and then amplified, and the "FIIT level" is output from the external output terminal.
そして、時刻■5にワード線WLを“L″レベル立下げ
ることで、メモリセル1とビットvA8Lを遮断する。Then, by lowering the word line WL to "L" level at time 5, memory cell 1 and bit vA8L are cut off.
同時に信号Yも立下げることで、ビット線対BL、BL
とI10線対I10.Iloを′a所する。By simultaneously lowering the signal Y, bit line pair BL, BL
and I10 line pair I10. Place Ilo at 'a'.
そして、時刻下。にイコライズ信号EQを立上ることで
、トランジスタ07〜Q9を導通させる。And below the time. When the equalize signal EQ rises, the transistors 07 to Q9 are made conductive.
この時、ビット線対BL、BLの一方が(Voo−Vt
h)、他方がO■であるので導通したトランジスタQ7
により、ビット線対BL、BLがイコライズさせること
で、両者の電位を(■CC−■th)/2にすることが
できる。従って内部電源VBLは従来のようにビット線
対BL、BLを(Voo−v、h)/2に強制的にプリ
チャージする必要はなく、(■oo−Vth)/2を保
持するだけでよい。At this time, one of the bit line pair BL, BL is (Voo-Vt
h), the transistor Q7 is conductive because the other is O■
By equalizing the bit line pair BL and BL, the potential of both can be set to (■CC-■th)/2. Therefore, the internal power supply VBL does not need to forcibly precharge the bit line pair BL, BL to (Voo-v, h)/2 as in the conventional case, and only needs to hold (■oo-Vth)/2. .
その結束、内部型′/fQv8.は駆動能力をほとんど
必要としなくなり、分割抵抗の抵抗値を大きくすること
ができるため、スタンバイ電流を大幅に減少できる。な
お、第6図中の点線で示した部分は、メモリキャパシタ
COがL IIレベルを記憶している場合の各信号の波
形を示している。Its unity, internal type'/fQv8. Since this requires almost no driving capacity and the resistance value of the dividing resistor can be increased, the standby current can be significantly reduced. Note that the portions indicated by dotted lines in FIG. 6 indicate the waveforms of each signal when the memory capacitor CO stores the L II level.
このように(vCc−Vth)/2レベルの内部電源v
BLは駆動能力をほとんど必要とせず、スタンバイ電流
を大幅に減少させることができるため、消費電力も大幅
に低減する。In this way, the internal power supply v at (vCc-Vth)/2 level
BL requires almost no driving capacity and can significantly reduce standby current, resulting in a significant reduction in power consumption.
なお、この実施例では、トランジスタQ。がnチャネル
の場合で説明したが、nチャネルに設定しても、伯の制
御信号ら適当に変更することで実現できる。Note that in this embodiment, the transistor Q. Although the explanation has been made for the case where the channel is n-channel, it can be realized even if the channel is set to n-channel by appropriately changing the control signal.
また、制御信号SOBは、V CC1(V cc+ V
th)以上の■、の2値の電□位の例を示したが、時
刻13前後において■Pレベル、それ以降のセンスアン
プ2活性化時において■。。レベルであればよく、他の
時間帯は例えばO■であってもよい。Further, the control signal SOB is V CC1 (V cc + V
th) An example of the binary potential □ of ■ and above was shown. ■P level is at around time 13, and ■ when the sense amplifier 2 is activated thereafter. . It may be at any level, and other time periods may be, for example, O■.
以上のように、この発明によれば増幅後のビット線対の
双方を接続することでビット線対の電位を各々第1の電
源電圧をシフトダウンさせた所定電位の1/2に設定で
き、プリチャージは駆動能力の小さい内部電源により行
うことができるため、スタンバイ電流を増加させること
なく、ビット線対の充放電電流の低減化が図れる。As described above, according to the present invention, by connecting both bit line pairs after amplification, the potential of each bit line pair can be set to 1/2 of the predetermined potential obtained by shifting down the first power supply voltage, Since precharging can be performed using an internal power supply with low driving capacity, it is possible to reduce the charging and discharging current of the bit line pair without increasing the standby current.
第1図はこの発明の一実施例であるDRAMのメモリセ
ル及びセンスアンプ周辺を示す回路図、第2図及び第3
因は各々SO8制御回路の詳細を示す回路図、第4図は
制御信号SOの発生の一例を示す回路図、第5図はS
OB Ill 1111回路の動作を示すタイミング図
、第6図は第1図で示したDRAMの読出し動作を示す
タイミング図、第7図は従来のDRAMのメモリセル及
びセンスアンプ周辺を示す図、第8図は第7図で示した
DRAMの読出し動作を示すタイミング図である。
図において、1はメモリセル、2はセンスアンプ、3は
SOB制御回路、4はカレントミラー増幅回路、8m、
(BL)はビット線、LL、HL制御信号である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a circuit diagram showing the memory cell and sense amplifier periphery of a DRAM according to an embodiment of the present invention, and FIGS.
The causes are circuit diagrams showing details of the SO8 control circuit, FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of generation of the control signal SO, and FIG. 5 is a circuit diagram showing the details of the SO8 control circuit.
6 is a timing diagram showing the operation of the OB Ill 1111 circuit; FIG. 6 is a timing diagram showing the read operation of the DRAM shown in FIG. 1; FIG. 7 is a diagram showing the memory cell and sense amplifier surroundings of a conventional DRAM; This figure is a timing diagram showing the read operation of the DRAM shown in FIG. 7. In the figure, 1 is a memory cell, 2 is a sense amplifier, 3 is an SOB control circuit, 4 is a current mirror amplifier circuit, 8m,
(BL) is a bit line, LL, and HL control signals. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.
Claims (3)
信号に従い第1及び第2の電圧供給経路よりそれぞれ供
給されるセンスアンプにて、ビット線対の電位差を検知
し増幅することでメモリセルの情報を読出す方式の半導
体記憶装置において、前記第1の制御信号に関連した第
2の制御信号により能動化され、前記第1の電圧供給経
路の電位を検出して当該電位が前記第1の電源電圧をシ
フトダウンさせた所定電位近傍であるかどうかを示す出
力信号を与える電位検出手段と、 前記第1の電圧供給経路に介装され、前記電位検出手段
の出力信号に応答して、前記第1の電圧供給経路の電位
が前記所定電位近傍外であれば、前記第1の電圧供給経
路を急速に充電することで前記所定電位に近づける高速
充電機能を働かせ、前記第1の電圧供給経路の電位が前
記所定電位近傍内であれば、前記第1の電源電圧をシフ
トダウンさせることで前記第1の電圧供給経路の電位を
前記所定電位に設定する電圧降下機能を働かせることに
より、前記第1の電圧供給経路の電位を高速に前記所定
電位に設定する手段とを備え、前記センスアンプは、増
幅時にビット線対の一方を前記所定電位に、他方を前記
第2の電源電圧レベルに設定することを特徴とする半導
体記憶装置。(1) A sense amplifier to which a first power supply voltage and a second power supply voltage are respectively supplied from the first and second voltage supply paths according to a first control signal detects and amplifies the potential difference between the bit line pair. In a semiconductor memory device of a type that reads information from a memory cell, a second control signal related to the first control signal is activated, the potential of the first voltage supply path is detected, and the potential is read out. potential detecting means for providing an output signal indicating whether or not the voltage is near a predetermined potential obtained by shifting down the first power supply voltage; In response, if the potential of the first voltage supply path is outside the vicinity of the predetermined potential, a fast charging function is activated to rapidly charge the first voltage supply path to approach the predetermined potential; If the potential of the first voltage supply path is within the vicinity of the predetermined potential, a voltage drop function is activated to set the potential of the first voltage supply path to the predetermined potential by shifting down the first power supply voltage. Accordingly, the sense amplifier includes means for quickly setting the potential of the first voltage supply path to the predetermined potential, and the sense amplifier sets one of the bit line pair to the predetermined potential and the other to the second potential during amplification. A semiconductor memory device characterized by being set at a power supply voltage level.
供給経路に介装され制御電極に前記検出手段の出力信号
を受けるトランジスタを含み、前記電圧降下機能におけ
る前記所定電圧へのシフトダウンは、前記検出手段の出
力信号を前記第1の電源電圧に設定することで行ない、 前記高速充電機能における急速充電は、前記検出手段の
出力信号を前記第1の電源電圧と前記トランジスタの閾
値電圧の和以上に設定することで行なつた特許請求の範
囲第1項記載の半導体記憶装置。(2) The means for setting the predetermined potential includes a transistor interposed in the first voltage supply path and receiving the output signal of the detecting means at a control electrode, and the means for setting the predetermined potential includes a transistor that is disposed in the first voltage supply path and receives an output signal from the detection means in the voltage drop function, and is performed by setting the output signal of the detection means to the first power supply voltage, and the fast charging in the fast charging function is performed by setting the output signal of the detection means to the first power supply voltage and the threshold voltage of the transistor. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is set to be greater than or equal to the sum of .
の範囲第1項または第2項記載の半導体記憶装置。(3) The semiconductor memory device according to claim 1 or 2, wherein the second power supply voltage is at ground level.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62308061A JPH07105139B2 (en) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | Semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62308061A JPH07105139B2 (en) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | Semiconductor memory device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01149294A true JPH01149294A (en) | 1989-06-12 |
JPH07105139B2 JPH07105139B2 (en) | 1995-11-13 |
Family
ID=17976411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62308061A Expired - Fee Related JPH07105139B2 (en) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | Semiconductor memory device |
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JP (1) | JPH07105139B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6157586A (en) * | 1993-02-25 | 2000-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Memory device having potential control for increasing the operating margin at the start of a sensing cycle |
-
1987
- 1987-12-03 JP JP62308061A patent/JPH07105139B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6157586A (en) * | 1993-02-25 | 2000-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Memory device having potential control for increasing the operating margin at the start of a sensing cycle |
US6256246B1 (en) | 1993-02-25 | 2001-07-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor memory device |
US6407956B2 (en) | 1993-02-25 | 2002-06-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor memory device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH07105139B2 (en) | 1995-11-13 |
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