JPH01182996A - メモリ制御回路 - Google Patents

メモリ制御回路

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JPH01182996A
JPH01182996A JP63004722A JP472288A JPH01182996A JP H01182996 A JPH01182996 A JP H01182996A JP 63004722 A JP63004722 A JP 63004722A JP 472288 A JP472288 A JP 472288A JP H01182996 A JPH01182996 A JP H01182996A
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JP
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input
flip
memory
circuit
flops
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JP63004722A
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Mitsuo Nakajima
満雄 中嶋
Kazuo Kondo
和夫 近藤
Hisanobu Tsukasaki
塚崎 久暢
Eiko Sasaki
佐々木 詠子
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路の製造プロセスのばらつきや周囲温
度の変動を考慮しても設計の容易は、メモリの制御回路
に関する。
〔従来の技術〕
メモリの読み出し、書き込み動作の一例を第2図及び第
3図を用いて説明する。第2図は、メモリセルとその周
辺回路の構成を示す一例である。
21aから21dはメモリセル、22はビット線。
23aから23dはワード線、24a、24b。
26.27.29a 、29bはN型MO8ランジスタ
(以下NMO8と記す)、25はセンスアンプ、28a
、28bはラッチ回路である。第3図はその動作を示す
タイミングチャートであ)(A)が読み出し、(B)が
書き込みの時の動作である。
まず第3図(A)に示す読み出しの動作を時刻t。
から順番に説明する。
t、・・・ φア。が立ち下がる時刻。t、マでのφ、
。のハイレベルでNMO926がオンしてビット線22
をシm−)L、ビット線電位を電源電圧vccの了にす
る。
t2・・・ φl、が立ち上がる時刻。NMO824a
がオンして左側のメモリセルを選択する。
t5・・・ φW、が立ち上がる時刻。メモリセル21
aが選択され読み出された信号がビット線22に伝わシ
、ビット線22の電位をVCCのTから微小に変化させ
る。
t4・・・φ、Aが立ち上がる時刻、センスアンプ25
がオンしてビット線に読み出されたデータを増幅する。
t、・・・ φ81が立ち上がる時刻、NMO827が
オンする。
t6・・・ −RLが立ち上がる時刻、NMOS29b
がオンして、読み出しデータがラッチ回路28bにラッ
チされる。
以上の順番で読み出しの動作が行なわれる0次に第3図
(B)に示す書き込みの動作を同様に説明する。
tl・・・ φPGが立ち下がる時刻。t、までのφ1
゜のハイレベルでNMO826がオンして、ビット線2
2のシ璽−トし、ビット線電位を電源電圧vcaのTに
する。
t8・・・ φ□、が立ち上がる時刻、NMO824a
がオンして左側のメモリセルを選択する。
t、・・・ φW、が立ち上がる時刻、メモリセル21
aが選択され、読み出された信号がビット線22に伝わ
シビット線22の電位をVCCの一÷から微小に変化さ
せる。
tl。・・・φ8w、φwX、が立ち上がる時刻。NM
O827及びNMOS29bがオンし、ラッチ回路28
alCラツチされている書き込みデータをビット線に伝
える。メモリセル21aから読み出された信号は、新し
い書き込みデータに書き換えられる。
t、l・・・−3Aが立ち上がる時刻、ビット線22に
伝わった書き込みデータが増幅されメモリセル21aK
書き込まれる。
以上がメそリセル忙データを書き込む動作である。これ
まで説明した様にメモリの読み出し、書き込みには第3
図に示す制御信号が必要である。
この説明では、リフレッシ為の動作について省略したが
、同様な制御が必要である。
従来、この様な制御信号を得る為に、インバータの入出
力における遅延を利用して、インバータを何段も直列に
接続し、所望のタイミングを作っていた。第4図及び第
5図にその一例を示し説明する。第4図はタイミングチ
ャートであ、9 CL Kで示す基準信号からφ、、φ
8の2種類の信号を得たいとする。それを実現する回路
を第5図に示す。
51はインバータ、52はNORゲート、53はNAN
Dゲートである。最初のインバータの入力信号がCLK
であ)、インバータを4段通った後の信号がCLKl、
更にその後インバータを4段違シ遅延した信号をそれぞ
れCLK2からCLK5とする。第4図にはCLKlか
らCLK5の波形を示す、この状態でCLKlとCI、
に5(CLK5を反転した信号)を用いNORゲート5
2に加えるとその出力にφ、を得る。またCLK2 (
CLK2を反転した信号)とCLK4を用いNANDゲ
ート53に加えるとその出力にφ、を得る。同様にして
メモリの制御信号を得ているものに特開昭60−182
595号公報、同じく特開昭61−246994号公報
が挙げられる。
ところでインバータの遅延時間はインバータを構成スる
MOS)ランジスタのオン抵抗とインバータの負荷容量
の積に比例する。そしてMOS )ランジスタのオン抵
抗R8Nは次の式で表すことができる。
1/RO1l=(W/L)BO(V(18Vsh)Wは
MOS )ランジスタのゲート幅、Lはゲート長、Bo
は集積回路の製造プロセスで決まる定数、VO!Iはゲ
ート、ソース間電圧−Vthはスレッシ1ルド電圧であ
る。ここで、プロセスばらつきにより” # Lm B
Qpv%hがばらつき、周囲温度の変動でVthが変化
する。
従って、MOS)ランジスタのオン抵抗は集積回路の製
造プロセスのばらつきや周囲温度の変動で大きくばらつ
くため、インバータの遅延時間も大きくばらつく、すな
わち、インバータの遅延を用いてメモリの制御回路を構
成した場合、遅延時間の変化は、制御信号のパルス幅の
変化、タイミングマージンの変化となって現れるため、
制御回路を設計する場合、各ばらつきに対する十分な検
討が必要であシ、たいへん複雑なものであシ、集積回路
の歩留〕低下の要因でもあった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、インバータのゲート遅延を用いてメモ
リの制御回路を構成しているため、プロセスばらつき、
周囲温度変動に対して制御信号の変動が大きく、設計が
複雑なものであり、集積回路の歩留シ低下の要因でもあ
った。
本発明の目的は集積回路の製造プロセスのばらつきや1
周囲源度の変動に対して影響が少々く、歩留シが向上す
るメモリの制御回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、メモリセルへその周辺回路を介してデータ
の書き込み又は読みだしを行うメモリ制御回路において
、 複数個のDタイプ7リツプ70ッグの直列接続回路と、
前記複数個のDタイプフリップフロップのうち、一つ置
きのフリップフロップをクロックの立ち上がシで、残る
一つ置きのフリップフロップをクロックの立ち下が)で
、それぞれ動作させるクロック回路と、前記複数個のD
タイプフリップフロップのうちの何れか一つの出力から
セット入力を、他の何れか一つの出力からリセット入力
を得るセット・リセット・フリップフロップと、を具備
し、前記直列接続された複数個のDタイプフリップフロ
ップの最初のフリップフロップに。
読みだし又は書き込みの要求信号を入力したとき。
前記セット・リセット・フリップフロップから得られる
出力信号を所要のメモリ制御信号とすることKよ〕達せ
られる。
〔作用〕
メモリ制御回路は、クロック信号の立ち上がシ又は立ち
下がシに同期した複数のタイミングで順番だメモリセル
アレイの書き込み、読み出し又は書き込みと読み出しの
両方の1サイクルの制御を行なう、それによってメモリ
制御回路の発生するメモリセルアレイの前記制御をする
各信号のタイミングはクロック信号の周期によって決ま
り、集積回路の製造プロセスのばらつきや、周囲温度の
変動に対して影響が少なくなプ、集積回路の歩留シが向
上する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図によシ説明する。第1
図は、クロック信号CLKの周期の半サイクル毎の時間
間隔を、各制御信号のタイミングマージンとして用い、
第3図(A)に示したメそすの読み出し動作の制御信号
を発生する回路を構成した一例である。11aから11
Lはクロック信号の立ち下が)で動作するDタイプの7
リツプフロツク(以下DFFと記す)、12aから12
6はS入力(セット入力)の立ち下がシでq出力をハイ
レベルにし、R入力(リセット入力)の立ち下が夛でQ
出力をg−レベルにするRSフリップフロップ(以下R
5FFと記す)%Bはインバータである。動作を第6図
のタイミングチャートに示す。CLKは動作クロック、
R、Reqは読み出し動作の要求信号である。まずR、
ReqがCLKの1サイクルの期間にハイレベルとなる
。DFFllaはCLKの立ち下がシで動作してQ出力
はφ、となる。 DFFl 1 bIIicLKが反転
してクロック入力となっているため、CLKの立ち上が
シで動作し、Q出力は−2となる。以降DFF11Cか
らDIPFllAで同様に動作し、それぞれQ出力はφ
3からφ1□となる。すなわちDFFl 1 aからD
FFllAはR,RaqtCLKの半周期ずつシフトす
るシフトレジスタを構成する0次ICR8FF12aO
8入力にφ、2を、R入力にφ、を入力する。t7’c
R8FF12bのS入力にφ2、R入力にφ11 、 
RS F F 12 oのS入力にφ3、R入力に#、
。、ll5FF12tlQ:)8人力にφ4.R入力に
φ11、R8FF12’eO8入力にφs、R入力にφ
9をそれぞれ入力 する、そして18FF12mから1
2sのQ出力をそれぞれφpatφw1.φ8ム、φ8
wとし、φ8をφ■とじて用いる。
これによシ、す。はφ1の立ち下がシのタイミングでリ
セットされローレベルとなシ、φ、2の立ち下がりのタ
イミングでセットされハイレベルとなる。以下φ□1.
φ17.φjAtφ8.も同様に得ることができ、第3
図(A)と同一タイミングの制御信号が得られる。そし
てt、からt6のそれぞれの時間間隔はCLKの半周期
となシ、集積回路の製造プロセスや周囲温度が変化して
も、CLKの周゛期が変わらない限夛この間隔はほとん
ど一定となシ、回路設計が容易になり、歩留シが向上す
る。
次に第3図(B)に示す書き込み動作の制御信号を発生
する回路を構成した一例を第7図に示す。
11aから11tはDFF、12aから12fはR8F
F、13はインバータであシ第1図と同一符号のものは
同一機能を有する。DFFl 1 aからDF1’11
 tで構成するシフトレジスタ及びR8FF12aから
R8FF12Gの入出力信号は前の実施例と同様である
。R8FF12dのS入力にφ6.R入力忙φ11、R
8FF12eO8入力にφ5.R入力にφ、、R8FF
12fのS入力にφ5、S入力にφ、をそれぞれ加えR
8FF12fのq出力をφw1とする。この回路によシ
得られる信号を第8図のタイミングチャートに示す。W
Jaqは書き込み動作の要求信号である。DFFI 1
 aからDFFI 1 tの出力φ、からφ、2は、前
に説明した例と同じ動作である。この回路で第3図(B
)と同一タイミングの制御信号を得ることができる。
第9図には他の実施例を示す、14はANDゲート、1
5はORゲート16a、16bはR8FFであシ、第1
図、第7図と同一符号のものは同一機能を有する。RJ
eq 、 W、Reqはそれぞれメモリの読み出しと書
き込みの要求信号である0回路の動作を第10図に示す
タイミングチャートを用い説明する。まず時刻t、に読
み出しの要求が出てR,Rsqがハイレベルになったと
する。R,Reqがハイレベルになりた時以降のDFF
l 1 aから11tの動作は第6図で示したものと同
様であシ省略しである。5RFFI 6nはR,Req
の立ち下がシでセットされQ出力(R、Cyole )
 uハイレベルとなる。また5RFF16bはセットさ
れずq出力(W、Cyole)はローレベルのitであ
る。?:、れによ!DSRFF12dのS入力にはφ4
が加えられ、″またR8FF12fのS入力はローレベ
ル−定となシ、φ8がそのままφ□となる。 これKよ
j)R8FF12aから12eに加えるS入力、R内力
は第1図と同様になシ同様の制御信号が得られる。
次に時刻t2で書き込みの要求が出て、W 、Reqが
ハイレベルになる。この時以降のDFFl 1 aから
11tの動作は読み出し動作の時と同様であシ、第8図
で説明した書き込みの制御信号のみを発生する回路とも
同様である。R8FF16bはW、Raqの立ち下がシ
のタイミングでセットされQ出力(W、 C7o1a 
)がハイレベルとなシ、R,C7oleはローレベル一
定トナル。従ってR8FF12dのS入力にはφ6が加
えられ、 R8FF12fのS入力はφ5となる。また
φRE、はローレベルとなる。
これによシR8FF12aから12fに加えるS入力及
びS入力はM7図で説明した例と同様になシ、同様の制
御信号を得ることができる。
この例では、読み出しと書き込みの制御信号を発生する
回路について説明したが、リフレッシュの制御も必要で
あれば、容易に構成できるのは言うまでもない。以上説
明した実施例でも1、第1図に示した例と同様な効果が
得られる。
これまでの実施例においてメモリの制御信号を構成する
のに用いたφ、からφ、2の信号は、DFFllaから
11tでシフトレジスタを構成して得る例を示したが、
第11図に別の回路で構成する例を示す。31a、31
bは入力の立ち下がシで出力が変化するRSフリップフ
ロップ、32aから32oはリセット入力がローレベル
でクロック入力に関係なく出力をリセットしクロック入
力の立ち下がシで動作するDFF、33aからSeaは
NORゲート、34はインバータ、35はNANDゲー
トである0回路の動作を第12図のタイミングチャート
に示す。CLKはり四ツク信号、R,Req 、 W 
、 Reqはそれぞれ読み出しと書き込みの要求信号で
ある。tずR* ReqがハイレベルとなfiNORゲ
ート35aを介してDFF32aから32oのリセット
入力をローレベルにし、出力をリセットする。続いてR
、Reqが立ち下がる時、SRF’F31aをセットし
q出力をハイレベルにし。
NORゲート53b出力がローレベルとなシ、DFF3
2aのクロック入力(信号名Q0)KCLKを導く、こ
の状態でCLKが立ち下がると、DFF32aのD入力
にはQが帰還されているためQ出力は反転する。同様に
DFF52 bはDH’F52aのQ出力(Q、)が立
ち下がるとQ出力が反転する。DFF32oも同様であ
る。すなわちDFFSQ&から320で3ビツトのバイ
ナリカウンタを構成する。このDrF52aから32o
の出力Q、からQ3及びDFF52aのクロック信号を
Qoとして用い4ビツトのカウンタ出力を得る。更にQ
、からQ4をインバータ34を介してq、からQ4を得
る。そして4人力0NANDゲート35aの入力に上記
Q。w Q、t Q2 e QSを接続してその出力を
φ、とする。以下同様にNANDゲート55bの入力に
Q。IQ、IQ2#Q5を加え、HANDゲート550
の入力にQo e Q、t Q2 e Qsを加え、N
ANDゲー) 35 do大入力: Qo t Q、+
 Q2 tQi、NARDゲート55’eの入力1cQ
o # Q、p QI Qs−NANDゲート35fの
入力K Qo e Q、IQ2 I Qs、NANDゲ
ート35gの入力KQO#Q1 IQ2 tQi、NA
NDゲート35hの入力にQo−Ql、 Q2 、Qs
、NANDゲート351の入力KQo tQlt Qz
 tQs、NARDゲート35jの入力K Qo e 
Q、t Q2 ’t Qs、NARDゲート55にの入
力KQo eQ、e Q2 * Qs、NARDゲート
351の入力にQ。yQt p Q2p Qsをそれぞ
れ加え、NARDゲート35bから35tの出力をφ2
からφ12とする。
この出力波形は第12図に示した様にカウンタの動作に
合わせてφ、からφ、2へ変化がシフトする様になり、
CLKの半周期毎に出力信号がシフトするシフトレジス
タと同一の波形を得る。このφ。
からφ12を前記した実施例(11から(3)のφ1か
らφ12として用いR8フリップフロップに加えること
によって同一の効果を得ることができる。また書き込み
の要求が出てW 、 Reqが前記したR、Reqと同
様に出た時にも同様に動作し、φ、からφ12を得るこ
とができる。またこの他の回路でも構成は容易に可能で
ある。
ところで、これまで説明した実施例(1)から(3)に
於いて各制御信号は、φ、からφ、2をR57リツププ
ロツプに加えて得ている。しかしR8フリップフロップ
だけでなく他の論理素子でも容易に構成できるのは言う
までもない。−例として実施例に示した制御信号φ、。
をリセット付のTフリップフロップで構成した例を第1
3図、第14図を用い説明する。
第15図はφ、。の波形構成を示すタイミングチャート
で波形名は前記実施例(1)から(3)で示したものと
同一である。前記実施例では第14図(a)に示ま様に
RSフリップ70ツブを用いてφ、とφ、2の立ち下が
シエッジで動作させφPGを得た。ところでφ1の立ち
下が)エツジはφ1の立ち上がりエツジと同一タイミン
グである。そこでリセット付のTフリップフロップを用
いてφ、Cを得る接続を第14図(b)に示す、リセッ
ト付のTフリップフロップはリセット入力のハイレベル
で出力をリセッ)L、’1’入力の立ち下がシで出力レ
ベルを反転させる様に動作する。そのためリセット入力
にφ5を加え、!入力にφ1.を加えると出力は(a)
 K示し九RSフリップ70ツブと同様となる。
以上の実施例(1)から(5)によシクロツク信号CL
Kの立ち上がり、立ち下がシを用いて各制御信号を構成
でき、CLKの7周期で1回、メモリへの書き込み又は
読み出しが可能となる。画像専用メモリ等の様に扱うデ
ータが連続性を有しているメモリでは、入力で入力デー
タのシリアル−パラレル変換(以下シリパラ変換と記す
)を行ない数十ビットをまとめてメモリに書き込み、出
力では逆にまとめて読み出したデータをパラレル−シリ
アル変換(以下バラシリ変換と記す)によシラビットず
つ出力する様な構成がよくとられる。この構成ではメモ
リに書き込み、読み出しを行なうのは、シリパラ変換、
パラシリ変換で入出力に用いるクロックの数十サイクル
九対し1回ずつである。従つイ実絶倒で示した7四ツ7
(!LKをシリパラ変換、パラシリ変換に用いるクロッ
クと同一として用いれば、メ七りの制御信号が容易に得
られる。
また扱うデータの周期に対して十分に短かい周期(高い
周波数)のクロック信号を有する場合には、上記の様な
シリパラ、パラシリ変換を行なわなくても、同様の効果
が得られる。また、そのような高い周波数のクロック信
号がない場合には、PLL回路等の逓倍回路を用いれば
高い周波数のクロック信号を得ることができる。この時
、実施例(1)から(5)において、クロック信号の7
周期で1回。
メモリへの書き込み又は読み出しが可能であると説明し
たが、クロックの何周期で1回、メモリへの書き込み又
は読み出しを可能にするかは、メモリの使い方に応じて
変えればよく、実施例(1)から(5)に限られたもの
ではない。
ところで本発明において構成するメモリの制御信号は実
施例(1)から(3)で説明した様に、タイミングの最
も狭い所でクロック信号CLKの半周期となる。(例え
ば第6図のφ璽、が立ち上がり、φ8Aが立ち上がス噛
マの間隔、)本しとれよ)狭い間隔での制御が必要にな
った場合には、その部分にのみ従来のゲート遅延を用い
る方法で制御信号を構成すればよく、その時にも他の制
御信号との間隔はクロック信号の半周期以上あるため、
大きなマージンがあ)、設計に際して従来の様な複雑な
シミュレーシlン検討は必要ない。またメモリの制御信
号の構成上の留意点として、動作時に大きな電流が流れ
る様な回路の動作によシミ源等に雑音が発生し他の回路
が誤動作する可能性を有するようなタイミング(例えば
出力バッファの動作により発生する電源の雑音がメモリ
セルから読み出した微小信号に影響を与える)が発生し
ない様忙しなければならない、その様な場合にも、本発
明において構成するメモリの制御回路と従来のゲート遅
延を用いた回路をくみ合わせて用いることにより、動作
のタイミングをずらすことは容易なものとなる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、メモリの書き込み、読み出しの制御が
入力クロックに同期してシーケンシャルに制御を行ない
、プロセスばらつきや周囲温度の変動に対し影響が少な
くできるので歩留りが向上し、信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図はメモ
リ周辺回路の一例を示す回路図、第3図はメモリ周辺回
路の動作波形図、第4図は従来の制御信号の構成を示す
タイミングチャート、第5図は従来の制御回路を示す回
路図、第6図は本発明の一実施例の動作波形図、第7図
は本発明の第2の実施例を示す回路図、第8図は本発明
の第2の実施例の動作波形図、第9図は本発明の第3の
実施例を示す回路図、第10図は本発明の第3の実施例
の動作波形図、第11図は本発明の第4の実施例を示す
回路図、第12図は本発明の第4の実施例の動作波形図
、第13図はφPCの構成を示すタイミングチャート、
第14図は本発明の第5の実施例を示す回路図、である
。 符号の説明 11aから11t・・・・・・Dフリップ70ツブ、1
2aから12f・・・・・・RSフリップフロップ、3
2mから32o・・・・・・Dフリップフロップ、35
aから55 t・・・−・N A N Dゲート、42
・・・・・・Tフリップ70ツブ。 第3図 〆七9nこ回足各の動作板形 (A)  客先2+出し動イ竹 (8)書ぎ人針動作 φ9−−−−針一1−−−−− 第4図 市11のホ′1wイ吉号のJ^、成 第  5 図                51 
インlぐ゛−タイL束の#、’l呼卸回路      
        gl  NORグー←出 6図 A(イ牡gid)窄もhヒイ1°1(I)璽カイ乍5月
(ヲt〉φ12           “ 第8L¥1 A、発θ手へdl つ(絶イf’1(Z)のう邑りイ乍
二刀しブを5中1□          。 第11図 本発明f)天杷仕1(4) 33(A−3X−NORIT″°−ト 第1z図 縫目月切大ろ芭イラ’I (4)すφ力作〃灸升シQ3
   ゛ (P11

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、メモリセルへその周辺回路を介してデータの書き込
    み又は読みだしを行うメモリ制御回路において、 複数個のDタイプフリップフロップの直列接続回路と、
    前記複数個のDタイプフリップフロップのうち、一つ置
    きのフリップフロップをクロックの立ち上がりで、残る
    一つ置きのフリップフロップをクロックの立ち下がりで
    、それぞれ動作させるクロック回路と、前記複数個のD
    タイプフリップフロップのうちの何れか一つの出力から
    セット入力を、他の何れか一つの出力からリセット入力
    を得るセット・リセット・フリップフロップの複数個と
    、を具備し、前記直列接続された複数個のDタイプフリ
    ップフロップのうちの最初のフリップフロップに、読み
    だし又は書き込みの要求信号を入力したとき、前記セッ
    ト・リセット・フリップフロップから得られる出力信号
    を所要のメモリ制御信号とすることを特徴とするメモリ
    制御回路。
JP63004722A 1988-01-14 1988-01-14 メモリ制御回路 Pending JPH01182996A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05274864A (ja) * 1992-03-30 1993-10-22 Toshiba Corp 画像専用半導体記憶装置
JP2732710B2 (ja) * 1990-11-20 1998-03-30 沖電気工業株式会社 同期型半導体メモリ
JP2007200555A (ja) * 2007-05-14 2007-08-09 Fujitsu Ltd クロック同期型メモリ装置及びそのスケジューラ回路
JP2008103054A (ja) * 2006-10-17 2008-05-01 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子のカラム経路制御信号生成回路及びカラム経路制御信号生成方法

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