JPH01220294A - Sense amplifier circuit - Google Patents

Sense amplifier circuit

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JPH01220294A
JPH01220294A JP63047919A JP4791988A JPH01220294A JP H01220294 A JPH01220294 A JP H01220294A JP 63047919 A JP63047919 A JP 63047919A JP 4791988 A JP4791988 A JP 4791988A JP H01220294 A JPH01220294 A JP H01220294A
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data line
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potential
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Yasuhiro Hotta
泰裕 堀田
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Abstract

PURPOSE:To obtain a sense amplifier circuit without impairing speediness by providing a potential detection circuit consisting of an inverter, and a data line stabilizing transistor circuit where an NMOS transistor whose gate terminal is connected to the output of a current detection circuit is connected between the output of the potential detection circuit and a data line. CONSTITUTION:The title circuit is provided with the potential detection circuit consisting of the inverter 7 to input the data line 1 to which a bit line 4 that is the output line of a memory cell 3 is connected via a selection circuit, the current detection circuit where a load device for detecting potential is connected in series to the NMOS transistor 8 for detecting a current whose gate terminal is connected to the output of the potential detection circuit and whose source terminal to the data line 1, and the data stabilizing transistor circuit connecting the NMOS transistor 9 whose gate terminal is connected to the output of the current detection circuit between the output of the potential detection circuit and the data line 1. By such constitution, since discharge is performed via the memory cell and the data line stabilizing transistor when the overcharge state of the data line is generated, the readout of data can be performed without impairing the speediness.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、半導体記憶装置におけるセンス増幅回路に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Field of Industrial Application> The present invention relates to a sense amplifier circuit in a semiconductor memory device.

〈従来の技術〉 一般に、各メモリセルが1個のMOSトランジスタで構
成される半導体装置では、メモリセルであるMOSトラ
ンジスタのしきい電圧を変化させることによって、メモ
リセルにデータを書き込むようにしている。そして、上
記メモリセルに書き込んだデータを、センス増幅回路に
より、メモリセルの電流能力と負荷MO9トランジスタ
の電流能力により電圧変換し、検出するようになってい
る。
<Prior Art> Generally, in a semiconductor device in which each memory cell is composed of one MOS transistor, data is written into the memory cell by changing the threshold voltage of the MOS transistor that is the memory cell. . Then, the data written in the memory cell is converted into a voltage by the sense amplifier circuit based on the current capacity of the memory cell and the current capacity of the load MO9 transistor, and is detected.

このようなセンス増幅回路としては、従来、第3図に示
すようなものがある。このセンス増幅回路は、データ線
31にコラムセレクタ32を介してメモリセル33の出
力線であるビット線34を接続している。
As such a sense amplifier circuit, there is a conventional one as shown in FIG. In this sense amplifier circuit, a bit line 34, which is an output line of a memory cell 33, is connected to a data line 31 via a column selector 32.

いま、コラムデコーダ35およびワードライン36の電
位がVddになると、メモリセル33が選択される。そ
して、メモリセル33の高しきい電圧のとき、メモリセ
ル33は殆ど電流を流さない為、データ線31(ビット
線34)が“Low”レベル状態においては、第1イン
バータ37および第2インバータ38がデータ線31の
電位を検出し、その出力を“High”レベルにする。
Now, when the potentials of column decoder 35 and word line 36 reach Vdd, memory cell 33 is selected. When the threshold voltage of the memory cell 33 is high, almost no current flows through the memory cell 33, so when the data line 31 (bit line 34) is in the "Low" level state, the first inverter 37 and the second inverter 38 detects the potential of the data line 31 and sets its output to "High" level.

そうすると、NMOSトランジスタ41,42.43を
介して充電が行われ、データ線31(ビット線34)が
電位Vaに達すると、NMOSトランジスタ42,43
がオフになる。そして、引き続きNMO9トランジスタ
41を介して充電が行われ、データ線31(ビット線3
4)の電位がvbに達するとNMOSトランジスタ41
もオフとなり、結果的にデータ線31の電位(V da
ta)はvbで“High”レベルとなって安定し、V
outは“High”レベルを出力する。ここで、第1
インバータ37の反転レベルは第2インバータ38の反
転レベルより若干高めに設定されている。
Then, charging is performed via the NMOS transistors 41, 42, 43, and when the data line 31 (bit line 34) reaches the potential Va, the NMOS transistors 42, 43
is turned off. Then, charging continues through the NMO9 transistor 41, and the data line 31 (bit line 3
When the potential of 4) reaches vb, the NMOS transistor 41
is also turned off, and as a result, the potential of the data line 31 (V da
ta) becomes “High” level at vb and stabilizes, and V
out outputs a “High” level. Here, the first
The inversion level of the inverter 37 is set slightly higher than the inversion level of the second inverter 38.

一方、メモリセル33が低しきい電圧のとき、データ線
31(ビット線34)が“Hi’gh”レベルであれば
メモリセル33によって放電され、データ線31(ビッ
ト線34)が“Low″レベルであればインバータ37
.38によりNMOSトランジスタ41.42.43を
介して充電される。その結果として、データ線31(ビ
ット線34)の電位はインバータ37.38およびPM
O9負荷トランジスタ44,45.46によって決まる
電位Vcに安定する。この時メモリセル33の電流はP
MOS負荷トランジスタ44,45.46の能力比によ
って分割されて流れる。ここで、電流検出用負荷トラン
ジスタであるPMOS負荷トランジスタ46の能力は、
このときVoutが“Low″レベルとなる様に設定さ
れている。
On the other hand, when the memory cell 33 has a low threshold voltage, if the data line 31 (bit line 34) is at a "High" level, it is discharged by the memory cell 33, and the data line 31 (bit line 34) becomes "Low". If level, inverter 37
.. 38 through NMOS transistors 41, 42, and 43. As a result, the potential of data line 31 (bit line 34) is changed to inverter 37, 38 and PM
The voltage is stabilized at the potential Vc determined by the O9 load transistors 44, 45, and 46. At this time, the current of the memory cell 33 is P
The flow is divided by the capacity ratio of the MOS load transistors 44, 45, and 46. Here, the ability of the PMOS load transistor 46, which is a current detection load transistor, is as follows:
At this time, Vout is set to be at the "Low" level.

以上のことを総合すると、このセンス増幅回路の特性は
第4図に示すようになる。すなわち、メモリセル33が
高しきい電圧のときは、データ線31には電流特性(ア
)に示すように電流が流れ、データ線31の電位V d
ataはVaからvbになって安定する。そして、出力
電圧Voutは電圧特性(イ)に従ってVddとなり安
定する。一方、メモリセルが低しきい電圧のときはデー
タ線31の電位は、上記電流特性(ア)と低しきい電圧
時におけるメモリセル電流特性(つ)との交点における
電位Vcに安定する。
Taking all the above into consideration, the characteristics of this sense amplifier circuit are as shown in FIG. That is, when the memory cell 33 has a high threshold voltage, a current flows through the data line 31 as shown in current characteristics (A), and the potential of the data line 31 V d
ata changes from Va to vb and becomes stable. Then, the output voltage Vout becomes Vdd and stabilizes according to the voltage characteristic (a). On the other hand, when the memory cell has a low threshold voltage, the potential of the data line 31 is stabilized at the potential Vc at the intersection of the above current characteristic (A) and the memory cell current characteristic (T) at a low threshold voltage.

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記従来のセンス増幅回路は、データ線31
(ビット線34)が“High”レベルにある時の雑音
余裕度(ΔVh=Vb−Va)をある一定値得るために
、インバータ38より反転レベルの若干高いインバータ
37を用いているが、このため、消費電流が増大し、占
有面積が大きくなるという問題やΔvhの製造バラツキ
に対する依存度が大きくなるという問題がある。また、
データ線31(ビット線34)が過充電状態の場合、メ
モリセルのみの放電のため、高速性が損なわれるという
問題がある。
<Problems to be Solved by the Invention> By the way, in the conventional sense amplifier circuit described above, the data line 31
In order to obtain a certain value for the noise margin (ΔVh=Vb-Va) when the bit line 34 is at the "High" level, the inverter 37 is used, which has a slightly higher inversion level than the inverter 38. However, there are problems in that the current consumption increases, the occupied area increases, and the dependence of Δvh on manufacturing variations increases. Also,
When the data line 31 (bit line 34) is overcharged, only the memory cells are discharged, resulting in a problem that high speed performance is impaired.

そこで、この発明の目的は、消費電流を少なくすると共
に占有面積を小さくし、また、Δvhの製造バラツキに
対する依存度を小さくし、高速性を損なうことがないセ
ンス増幅回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sense amplifier circuit that consumes less current, occupies a smaller area, is less dependent on manufacturing variations in Δvh, and does not impair high speed performance.

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明のセンス増幅回路は
、メモリセルの出力線であるビット線を選択回路を介し
て接続したデータ線を入力とするインバータから成る電
位検出回路と、ゲート端が上記電位検出回路の出力に接
続され、ソース端が上記データ線に接続された電流検出
用NMo5トランジスタに電流検出用負荷デバイスを直
列に接続した電流検出回路と、ゲート端が上記電流検出
回路の出力に接続されたNMO9)−ランジスタを上記
電位検出回路の出力と上記データ線との間に接続したデ
ータ線安定化トランジスタ回路とを備えたことを特徴と
している。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a sense amplifier circuit of the present invention includes an inverter whose input is a data line connected to a bit line, which is an output line of a memory cell, through a selection circuit. a current detection circuit in which a current detection load device is connected in series to a current detection NMo5 transistor whose gate end is connected to the output of the potential detection circuit and whose source end is connected to the data line; The present invention is characterized by comprising a data line stabilizing transistor circuit in which an NMO9) transistor whose end is connected to the output of the current detection circuit is connected between the output of the potential detection circuit and the data line.

〈作用〉 上記構成により、メモリセルが選択された場合、データ
線の電位が“Low”レベルのときは電位検出回路が“
High”レベルを出力し、この“High”レベルを
ゲート端にうけた電流検出用NMO8トランジスタを介
してデータ線が充電される。一方、メモリセルが低しき
い電圧にあってデータ線の電位が“High”レベルの
ときはメモリセルによって放電される。また、データ線
が過充電状態の場合はメモリセルおよびデータ線安定化
トランジスタ回路を介して放電される。このように、イ
ンバータが1つでよいため、消費電流が少なく、占有面
積が小さくなり、Δvhの製造バラツキに対する依存度
が小さくなる。また、データ線が過充電状態の場合にメ
モリセルとデータ線安定化トランジスタ回路の両方を介
して放電されるので高速性が損なわれることがない。
<Function> With the above configuration, when a memory cell is selected, when the potential of the data line is at the "Low" level, the potential detection circuit
The data line is charged via the current detection NMO8 transistor which outputs a "High" level and receives this "High" level at the gate end.On the other hand, the memory cell is at a low threshold voltage and the potential of the data line is When it is at the “High” level, it is discharged by the memory cell.Also, when the data line is in an overcharged state, it is discharged through the memory cell and data line stabilizing transistor circuit.In this way, only one inverter is required. This reduces current consumption, occupies a small area, and reduces the dependence of Δvh on manufacturing variations.In addition, when the data line is overcharged, the Since it is discharged, high speed performance is not impaired.

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to illustrated embodiments.

第1図は本実施例の回路図であり、データ線lにコラム
セレクタ2を介してメモリセル3の出力線であるビット
線4を接続している。
FIG. 1 is a circuit diagram of this embodiment, in which a bit line 4, which is an output line of a memory cell 3, is connected to a data line 1 via a column selector 2.

いま、コラムデコーダ5およびワードライン6の電位が
Vddになるとメモリセル3が選択される。
Now, when the potentials of column decoder 5 and word line 6 reach Vdd, memory cell 3 is selected.

そして、メモリセル3が高しきい電圧のとき、メモリセ
ル3は殆ど電流を流さない為、データ線1(ビット線4
)が“Low”レベル状態においては、インバータ7が
データ線1の電位を検出し、出力を“High”レベル
にする。そうすると、NMOSトランジスタ8.9を介
して充電が続けられ、データ線l(ビット線4)が電位
Vaに達すると、NMOSトランジスタ8.9がオフに
なる。このときV outh<V ddレベルとなり、
安定化トランジスタto、11を介して充電が続けられ
、データ線1(ビット線4)の電位がvbに達すると安
定化トランジスタ10.2からの充電を終了し、結果的
にデータ線lの電位(V data)はvbで“Hig
h”レベルとなって安定し、VoutはVddレベルと
なっている。
When memory cell 3 has a high threshold voltage, almost no current flows through memory cell 3, so data line 1 (bit line 4
) is at the "Low" level, the inverter 7 detects the potential of the data line 1 and sets the output to the "High" level. Then, charging continues via the NMOS transistor 8.9, and when the data line 1 (bit line 4) reaches the potential Va, the NMOS transistor 8.9 is turned off. At this time, V out<V dd level,
Charging continues through the stabilizing transistors to, 11, and when the potential of the data line 1 (bit line 4) reaches vb, charging from the stabilizing transistor 10.2 ends, and as a result, the potential of the data line l (V data) is “High” in vb.
h” level and stable, and Vout is at the Vdd level.

一方、メモリセル3が低しきい電圧のとき、データ線l
(ビット線4)が“High”レベルであればメモリセ
ル3によって放電され、データ線l(ビット線4)が”
Low”レベルであればインバータ7によりNMOSト
ランジスタ8.9を介して充電される。その結果として
、データ線!(ビット線4)の電位はインバータ7、P
MO8負荷トランジスタ12.13によって決まる電位
Vcに安定する。
On the other hand, when the memory cell 3 has a low threshold voltage, the data line l
If the (bit line 4) is at the "High" level, it is discharged by the memory cell 3, and the data line l (bit line 4) is "High" level.
If it is “Low” level, it is charged by the inverter 7 via the NMOS transistor 8.9. As a result, the potential of the data line ! (bit line 4) is
It stabilizes at the potential Vc determined by MO8 load transistors 12 and 13.

この時メモリセル3の電流はPMO9負荷トランジスタ
12.13の能力比によって分割されて流れる。ここで
、電流検出用負荷トランジスタであるPMO9負荷トラ
ンジスタ13の能力は、このときV outが“Low
”レベルとなる様に設定されている。
At this time, the current in the memory cell 3 flows while being divided by the capacity ratio of the PMO9 load transistors 12 and 13. Here, the ability of the PMO9 load transistor 13, which is a current detection load transistor, is such that V out is “Low” at this time.
``It is set to be the level.

以上のことを総合すると、このセンス増幅回路の特性は
第2図に示すようになる。すなわち、メモリセル3が高
しきい電圧のときは、データ線1には電流特性(A)に
示すように電流が流れ、データ線1の電位V data
はVaからvbになって安定する。そして、出力電圧V
outは電圧特性(B)に従ってVddとなり安定する
。一方、メモリセルが低しきい電圧のときはデータ線l
の電位は、上記電流特性(A)と低しきい電圧時におけ
るメモリセル電流特性(C)との交点における電位Vc
に安定する。
Taking all the above into account, the characteristics of this sense amplifier circuit are as shown in FIG. That is, when the memory cell 3 has a high threshold voltage, a current flows through the data line 1 as shown in the current characteristic (A), and the potential of the data line 1 V data
becomes stable from Va to vb. And the output voltage V
out becomes Vdd and stabilizes according to the voltage characteristic (B). On the other hand, when the memory cell has a low threshold voltage, the data line l
is the potential Vc at the intersection of the above current characteristic (A) and the memory cell current characteristic (C) at low threshold voltage.
becomes stable.

このように、従来例に比べてインバータを1つ少なくで
きるので、消費電流が少なくなり占有面積が少なくてよ
い。また、Δvhは従来例ではインバータ37,38お
よびNMO9トランジスタ41.42.43の特性に依
存しているが、本実施例ではインバータ7およびNMO
Sトランジスタ8.9に依存するだけであるので、Δv
hの製造バラツキに対する依存度を小さくできる。更に
、データ線l(ビット線4)が過充電状態の場合におい
て、メモリセル3および安定化トランジスタ10゜11
を介して放電されるので、高速性を損なうことなくデー
タの読み出しが行われる。
In this way, the number of inverters can be reduced by one compared to the conventional example, so the current consumption is reduced and the area occupied can be reduced. Further, in the conventional example, Δvh depends on the characteristics of the inverters 37 and 38 and the NMO9 transistors 41, 42, and 43, but in this embodiment, the inverter 7 and the
Since it only depends on the S transistor 8.9, Δv
The dependence of h on manufacturing variations can be reduced. Furthermore, when the data line l (bit line 4) is in an overcharged state, the memory cell 3 and the stabilizing transistor 10°11
Since the data is discharged through the memory, data can be read without sacrificing high speed.

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明のセンス増幅回路は
、インバータから成る電位検出回路が1つでよいため、
消費電流および占有面積を低減することができ、Δvh
の製造バラツキに対する依存度を小さくすることができ
る。また、データ線が過充電状態の場合に、メモリセル
およびデータ線安定化トランジスタ回路を介して放電さ
れるので、高速性を損なうことがなくデータの読み田し
を行うことができる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, the sense amplifier circuit of the present invention requires only one potential detection circuit consisting of an inverter.
Current consumption and occupied area can be reduced, and Δvh
dependence on manufacturing variations can be reduced. Further, when the data line is in an overcharged state, it is discharged through the memory cell and the data line stabilizing transistor circuit, so data can be read without impairing high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明のセンス増幅回路の一実施例の回路図
、第2図は上記実施例の特性を示す図、第3図は従来の
センス増幅回路の回路図、第4図は上記従来例の特性を
示す図である。 l・・・データ線、2・・・コラムセレクタ、3・・・
メモリセル、4・・・ビット線、7・・・インバータ、
8.9.11・・・NMOSトランジスタ、! 0.1
2.13・・・PMOSトランジスタ。 特 許 出 願 人  シャープ株式会社代 理 人 
弁理士  前出 葆 ほか2名L)
FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the sense amplifier circuit of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the characteristics of the above embodiment, FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional sense amplifier circuit, and FIG. 4 is a circuit diagram of the conventional sense amplifier circuit described above. It is a figure which shows the characteristic of an example. l...Data line, 2...Column selector, 3...
Memory cell, 4...bit line, 7...inverter,
8.9.11...NMOS transistor! 0.1
2.13...PMOS transistor. Patent applicant: Sharp Corporation Agent
Patent attorney Maeda Ao and 2 others)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)メモリセルの出力線であるビット線を選択回路を
介して接続したデータ線を入力とするインバータから成
る電位検出回路と、 ゲート端が上記電位検出回路の出力に接続され、ソース
端が上記データ線に接続された電流検出用NMOSトラ
ンジスタに電流検出用負荷デバイスを直列に接続した電
流検出回路と、 ゲート端が上記電流検出回路の出力に接続されたNMO
Sトランジスタを上記電位検出回路の出力と上記データ
線との間に接続したデータ線安定化トランジスタ回路と
を備えたことを特徴とするセンス増幅回路。
(1) A potential detection circuit consisting of an inverter whose input is a data line connected to a bit line, which is an output line of a memory cell, via a selection circuit; a gate end connected to the output of the potential detection circuit; and a source end connected to the potential detection circuit. A current detection circuit in which a current detection load device is connected in series to a current detection NMOS transistor connected to the data line, and an NMOS transistor whose gate end is connected to the output of the current detection circuit.
A sense amplifier circuit comprising: a data line stabilizing transistor circuit having an S transistor connected between the output of the potential detection circuit and the data line.
JP4791988A 1988-02-29 1988-02-29 Sense amplifier circuit Expired - Lifetime JPH0738278B2 (en)

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JPH0738278B2 JPH0738278B2 (en) 1995-04-26

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