JPH0150037B2 - - Google Patents

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JPH0150037B2
JPH0150037B2 JP60168694A JP16869485A JPH0150037B2 JP H0150037 B2 JPH0150037 B2 JP H0150037B2 JP 60168694 A JP60168694 A JP 60168694A JP 16869485 A JP16869485 A JP 16869485A JP H0150037 B2 JPH0150037 B2 JP H0150037B2
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Japan
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transistor
voltage
sense amplifier
line
transistors
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Application number
JP60168694A
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Japanese (ja)
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JPS61117792A (en
Inventor
Ii Haisurotsupu Adein
Doburii Shaabaka
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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Publication of JPS61117792A publication Critical patent/JPS61117792A/en
Publication of JPH0150037B2 publication Critical patent/JPH0150037B2/ja
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は半導体デバイスに関し、さらに詳し
く述べればダイナミツク・リード/ライト・メモ
リ・デバイス用の感知増幅回路に関するものであ
る。 (従来の技術) ダイナミツクMOSリード/ライト・メモリ・
デバイスはホワイト(White)、マクアダムス
(McAdams)およびレツドワイン(Redwine)
に対して発行された米国特許第4081701号(16K
ダイナミツクRAM)、またはマクアレキサンダ
ー(McAlexander)、ホワイト(White)および
ラオ(Rao)に対して発行された米国特許第
4239993号(64KダイナミツクRAM)といういず
れもテキサス・インスツルメンツ(Texas
Instruments)社に譲渡された特許に示される通
り一般に組み立てられている。この種のメモリ・
デバイスが256Kおよび1メガビツト以上のよう
な、より高密度に製造されるとき、チツプに供給
されるピーク電流を制限する問題が面倒になつて
くる。 周期当たり512でリフレツシユされる1メガビ
ツトDRAMでは、活性サイクル中に同時にフリ
ツプする2048個の感知増幅器(センスアンプ)が
存在する。これらの各1個は予電荷レベル次第
で、ビツト・ラインをVddまで充電したり、ビツ
ト・ラインをVssまで放電したり、あるいはその
両方を行う電流を要求する。かくてチツプに対す
る電圧源は短時間の周期にきわめて大きな電流ス
パイクに遭遇し、アクセス時間が増加されるにつ
れて、電流スパイクの大きさが増加する。かく
て、不要な電流消耗を最小にするためラツチおよ
びリターン・トランジスタのサイズを慎重に定め
ることが良いとされた。テキサス・インスツルメ
ンツ社に譲渡されたノリ・キタガワ(Nori
Kitagawa)に対して発行された米国特許第
4050061号では、アレイをブロツクに仕切るとと
もにアドレスされたブロツクでのみ感知増幅器を
完全に作動させることによつて、ピーク電流を制
限する方法が開示されている。この場合他のブロ
ツクはより低レベルで作動されかつ一段と低速で
作動する。 ダイナミツクRAMでは、感知動作はラツチ・
トランジスタに厳密に左右される。これらのトラ
ンジスタは、確実に作動するには10%以内まで、
しきい値電圧VtおよびKPで平衡されなければな
らない。(KPはチヤンネル長(L)及び幅(W)、酸
化物の厚さ、移動度その他に関する評価値K′を
意味する。与えられたバー(bar)については
W/Lを除き全てが一定であるから、K′はW/
Lを意味する。)Nチヤンネル・トランジスタの
みを使用する先行技術の感知増幅器は、ビツト・
ラインの完全なレール・ツー・レール分離を作る
活性プルアツプ回路を要求した。CMOSラツチ
はかかるプルアツプ回路なしでレール・ツー・レ
ール分離を提供する。しかし、ラツチは初度感知
においてPチヤンネル・トランジスタが使用され
るとき不確実となる。 (発明の目的と要旨) 本発明の目的は半導体メモリ用の、電力効率の
良い感知増幅器を提供することにある。 この目的はメモリ・セルアドレス指定ライン
と;前記ラインのうちの少くとも1つのライン上
の電圧を感知する感知増幅器と;前記感知増幅器
に接続され、並列接続された第1及び第2の抵抗
路を持ち電源リターン回路と;を有し、前記第1
抵抗路の抵抗は前記第2抵抗路の抵抗より小さ
く、前記第2の抵抗路は前記ラインがリフレツシ
ユされているとき選ばれ、少くとも前記第1の抵
抗路は前記ラインがアドレスされているとき選ば
れることを特徴とする、半導体メモリデバイスの
感知増幅器により達成される。 (実施例) 本発明の1つの実施例により、ダイナミツク・
リード/ライト・メモリ用のCMOS感知増幅回
路は、電圧源にリターンされる交さ結合Nチヤン
ネル・トランジスタおよび交さ結合Pチヤンネ
ル・トランジスタを使用し、感知クロツクによつ
て選択的に作動されるPおよびNチヤンネル・ト
ランジスタの別な2組を通つて接地する。リター
ン・トランジスタは、アドレス入力次第で高速感
知または低速感知のいずれかで作動される。選択
された列は最大速度で感知され、リフレツシユさ
れいるだけの非選択の列はより低速で感知され
る。大形リターン・トランジスタは高速感知専用
の回路にスイツチされるが、他のより小形のトラ
ンジスタはピークまたは瞬時電流がより低くなる
ような電圧源に対する高抵抗リターンによつて低
速感知機能を果たす。もう1つの実施例では、感
知増幅器の差動入力は、ワード・ラインおよびダ
ミー・ラインがハイになるときオンに保たれ、次
に感知増幅器が感知クロツクによつて作動される
間オフにされる結合トランジスタを経て、ビツ
ト・ラインに接続される。結合トランジスタはそ
のとき非選択の列でターン・オンされる前に選択
列でターン・オンされる。これらの特徴により、
ビツト・ラインを充放電するのに必要な電流はこ
うして広げられ、ピーク電流は減少される。もう
1つの特徴により、Nチヤンネル・トランジスタ
は初期感知に使用され、次に増幅の順序でNチヤ
ンネルおよびPチヤンネルの両トランジスタが使
用されて、1のレベルを回復する。この結果より
良い平衡が得られ、より小形のNおよびPチヤン
ネル・ラツチ・トランジスタが使用できるので、
面積が節減され、電力が節約され、速度が増大さ
れる。 本発明の新しいと思われる特徴は特許請求の範
囲に示されている。しかし本発明自体、ならびに
他の特徴とその利点は、付図に関する下記の詳細
な説明により最も良く理解されると思う。 第1図から、ダイナミツクRAMアレイ用の感
知増幅回路が、本発明の1つの実施例により示さ
れている。この例の感知増幅器は、1対のNチヤ
ンネル・ドライバ・トランジスタN1およびN2
と、1対のPチヤンネル・プルアツプ・トランジ
スタP1およびP2とを備えているCMOS交さ
結合フリツプ・フロツプ回路を使用する。Nチヤ
ンネル・トランジスタはそれぞれのゲートに感知
クロツクS1およびS2を持つ1対のNチヤンネ
ル・トランジスタN3およびN4を経て接地さ
れ、またPチヤンネル・トランジスタはそれぞれ
のゲートに感知クロツクS1およびS2の補数で
ある1および2を持つ一対のPチヤンネル・
トランジスタP3およびP4を経てVddに結合さ
れる。Nチヤンネル・トランジスタのドレインに
おける感知結節点1および2は、ビツト・ライン
B1および2Bに結合されている。 ビツト・ラインB1およびB2は多数のワン・
トランジスタ・メモリ・セルにおのおの結合さ
れ、各メモリ・セルは蓄積コンデンサCsとNチヤ
ンネル・アクセス・トランジスタNsとを備えて
いる。1個のセルは、ワード・ラインのXw電圧
によつて選択される。各ラインにあるダミーセル
には、ダミー・コンデンサCdと、アクセス・ト
ランジスタNdとが含まれている。選択されたワ
ード・ラインの対向側にあるダミー行ラインは
Xdum電圧によつて作動される。 第1図の感知増幅器の素子の作動順序は、1つ
の例として第2図のタイミング図に示されてい
る。選択されたXwおよびXdum電圧は時間t1
で0からVddレベルに進み、感知増幅器の対向側
にある1個のトランジスタNsおよび1個のトラ
ンジスタNdをターン・オンさせる。これによつ
てビツト・ラインB1およびB2は、片側の蓄積
コンデンサCsによりまた他側のダミー・コンデ
ンサCdによつて電荷を共有される。これらのコ
ンデンサの予電荷レベルおよびサイズは、それに
接続されるCsによりビツト・ラインに現われる
電圧が1または0の記憶次第でダミー側の電圧よ
り高かつたり低かつたりするようなものである。
ビツト・ラインおよび感知結節点はかくてt1の
直後の電圧で分離する。この電圧差は、結節点1
および2(トランジスタN1,N2,P1,P2
のゲートを含む)のキヤパシタンスに一時保たれ
る。 第1図の回路にNチヤンネル感知またはPチヤ
ンネル感知を用いて作動される。Nチヤンネル形
が使用されるものとすれば、時間t2で、感知ク
ロツクS1はVddになり、1は降下して、トラ
ンジスタN3およびP3をターン・オンさせ、交
さ結合フリツプ・フロツプ回路を高インピーダン
ス・レベルで、すなわち低利得で作動を開始させ
る。結節点1および2の1つは0に向つてゆつく
り減衰し、他はVddに向う。この点で電流がほと
んど消耗されないのは、トランジスタN3および
P3の直列抵抗が高いからである。より大きなト
ランジスタN4またはP4の1つは、ビツト・ラ
インB1およびB2を高速感知で完全なVddなら
びに0のレベルにするためにターン・オンされな
ければならない。この目的で、Nチヤンネル感知
の例に従つて、電圧S2はこれが選択された列で
あるならば、時間t3でVddになる。0方向ビツ
ト・ラインB1またはB2はNチヤンネル・トラ
ンジスタN1またはN2、ならびに大形トランジ
スタN4を経て急速に大地に放電する。1方向ビ
ツト・ラインはVdd源からPチヤンネル・トラン
ジスタP1またはP2およびトランジスタP3を
経て急速に充電される。すなわちNチヤンネル感
知の本例では、大形トランジスタP4は使用され
ないが、他方ではPチヤンネル感知の場合、トラ
ンジスタP4はt3で2によつて作動される
が、トランジスタN4は使用されない。 第2図に時間t4として示されている、大きな
高利得トランジスタN4(またはP4)を持ち込
まずにビツト・ラインの完全なレール・ツー・レ
ール分離を達成する所要時間は、ダイナミツク
RAMで正当に高速なアクセス時間を得るには長
過ぎる。かくて、リフレツシユのために呼び出さ
れる行にあるセルの数がデータI/Oについて呼
び出される数よりも多い大形DRAMにおいては、
感知増幅器は選択的に加えられるS2(または
2)電圧を持つことができる。S2が加えられる
と、0方向側は第2図に見られる通りt3で速や
かに0まで降下し、データ・ビツトはこの状況の
t4よりもはるかに速くリード動作について感知
される。 ビツト・ラインB1およびB2は、図示されて
いない列選択トランジスタによつてデータI/O
回路に結合される。選択された列では、ビツト・
ラインは時間t3で遠く離れて駆動されるので、
データ・ビツトはチツプからの出力用のデータ出
力回路に結合される。高速感知で選択されなかつ
た他の列は単にリフレツシユされるだけであり、
したがつてt4までの時間遅延は能動リード・サ
イクルの終りまでに十分が時間があるので不利で
はない。 感知増幅器による貢献に対して分離されたVdd
およびVssラインのチツプに出入する電流も第2
図に示されている。感知増幅器の電流はt2まで
存在せず、t2でのこの電流パルスが小さいのは
直列抵抗が大きいからである。t3では、選択さ
れたラインが急速に充放電されると電流パルスが
存在するが、非選択ビツト・ラインの電流はより
長い時間にわたつて広げられ、したがつてピーク
電流はより小さくなる。もちろん、RASが降下
するとき、CASが降下するとき、およびRAS
ハイになる(予充電が始まる)とき、他の電流ピ
ーク(図示されていない)が存在すると思われ
る。 第3図から、半導体ダイナミツク・リード/ラ
イト・メモリ・チツプの一例のブロツク図が示さ
れているが、これは本発明のもう1つの実施例に
より組み立てられた感知増幅回路を使用すること
ができる。このデバイスは、行および列のアレイ
に220個すなわち1048576個のメモリ・セルを持
つ、いわゆる1メガビツトのデバイスである。ア
レイは4つの同じブロツク10a,10b,10
cおよび10dに仕切られており、各ブロツクに
は262144個のセルが含まれている。各ブロツク内
には、512行のラインがあり、すべての行ライン
は行デコーダ11aまたは11bの1つに接続さ
れている。各行デコーダ11aまたは11bは、
行アドレス・ラツチ13およびライン14を通つ
てアドレス入力ピン12から、10ビツト行アドレ
スの9ビツトを受信する。行デコーダは上述の通
り、行選択電圧を作る。10ビツト列アドレスも時
間多重の方法で入力ピン12に加えられ、この列
アドレスはバツフア15に結合される。8本のデ
ータI/Oライン16はアレイの中央に置かれ、
これら8本の内の1本は8中の1のセレクタ17
によつてデータ入力またはデータ出力用に選択さ
れる。このセレクタ17からの1本のI/Oライ
ンは、バツフアを経てデータ入力ピン18および
データ出力ピン19に接続されている。セレクタ
17は、列アドレス・バツフア15からのライン
20によつて列アドレスの3ビツトを受信する。
8本のライン16の内の2本はそれぞれI/Oラ
イン21によつて各ブロツク10a,10b,1
0cおよび10dに接続されている。16中の2の
列選択は、バツフア15からのライン23の列ア
ドレスの3ビツトを用いて、各ブロツクにつき16
個の中間出力バツフア22で行われる。16中の1
の列選択は、バツフア15からのライン25の列
アドレスの4ビツトを用いて、各ブロツク10a
―10dにある16個の中間出力バツフア24の各
16組で行われる。各ブロツクにある512個の感知
増幅器26(第1図と同様)の各1個はアレイに
ある列の1つに接続されている(各例は2つの列
ラインの半分すなわち「ビツト・ライン」で構成
されている)。各バツフア24は2つの列の内の
1つに結合されている。この選択はライン27の
バツフア13からの行アドレスの1ビツトに基づ
く。 メモリ・デバイスは入力ピン28で行アドレ
ス・ストローブRASを受信し、また入力ピン2
9で列アドレス・ストローブCASを受信する。
リードまたはライト動作の選択は、入力ピン30
のR/制御によつて行われる。クロツク発生・
制御回路31は、必要に応じすべての内部クロツ
クおよびコントロールを作る。単一ビツト・リー
ド(またはライト)では、RASおよびCASは第
3a図に示される順序で0まで降下し、1ビツ
ト・データ・リード(またはライト)が生じる。 アレイの各ブロツクは、前述の特許第4293993
号または第4081701号に記載された通常の方法で
2行のダミー・セル32を含む。 第4図から、I/Oライン16、中間出力バツ
フア22と24、および感知増幅器26はブロツ
ク10a―10dの1つの部分について詳しく示
されている。与えられたブロツクには、16個の中
間出力バツフア22が存在し、この図では22―
1……22―16で表わされている。バツフア2
2―1から22―8まではこのブロツクのライン
16の1つと組み合わされる1群8個のバツフア
であり、バツフア22―9から22―16までは
ライン21によつてこのブロツクのライン16の
他の1つと接続されるもう1群8個のバツフアで
ある。16個のバツフア22―1…21―16の各
1つでは、1組16個のバツフア24が存在する。
ここではこれらの組は24―1から24―16ま
でによつて表わされる(各組16個)。各組16個の
バツフア24では、1群32個の感知増幅器26が
具備されており、各感知増幅器26はビツト・ラ
イン33の2つに接続されている(1つの列は第
1図のビツト・ラインB1およびB2に対応する
2ビツト・ラインに等しい)。ビツト・ライン3
3と交わるのは、メモリ・セル・アレイにある
512本の行ライン34である。ダミー行ライン3
2も後述の通りビツト・ライン33と交わる。2
本のダミー・ラインの内の1本は、9ビツト行ア
ドレス14の1ビツトを用いて、行デコーダ11
a,11bによつて選択される。 バツフア13からの行アドレスの第10ビツト
は、ライン27によつて感知増幅器26用の多重
回路に加えられて、各対2個の感知増幅器の内の
1個でライン37によつて第1レベル中間バツフ
ア24に接続されるものを選択する。このブロツ
クには16対のデータ/データ・バー・ライン38
および39があり、各対はライン40によつて片
側が選択されたバツフア24に結合され、ライン
41によつて他側が選択されたバツフア22に接
続されている。I/Oはライト動作の場合に、ラ
イン38および39での二重レールからデータ
I/Oライン16での単一レールまで変わること
が注目される。 第5図から、第4図の回路の一部がもつと詳し
く示されている。16個のバツフアの組24―1と
組み合わされる感知増幅器26が示されている。
この組では実際に32個の感知増幅器26が存在す
る。この組の16個のバツフア24―1はこの図に
おいて24―1―1から24―1―16までによ
つて表わされている。各個の感知増幅器26は、
いわゆる折返しビツト・ライン構造の、それから
出る2つのビツト・ライン33を持つ。かくて、
すべてのワード・ライン34および両ダミー行3
2は感知増幅器の同じ側にある。行ライン34は
ビツト・ラインと交わり、メモリー・セルはちよ
うど第1図のようであるが折り曲げられた行また
はワード・ラインおよびビツト・ラインの交点に
ある。各対の感知増幅器26用の多重装置42
は、ライン27のアドレス・ビツトに基づいて、
ライン37によりそれぞれのバツフア24―1―
1,24―1―2などに接続されるものを選択す
る。16個のバツフア24―1―1から24―1―
16までの1つだけが、ライン25の4個の行ア
ドレス・ビツトに基づき、任意な1時点で選択さ
れ、したがつて1つだけがライン40によつてラ
イン38,39に出入するデータのリードまたは
ライト・ビツトを結合するように作動するであろ
う。第5図のバツフア22―1は、二重レール
I/Oライン38,39をこの群の単一レール
I/Oライン16に結合するために、ライン23
の3ビツトによつて供給される16の中の2の選択
によつて選択されたり、されないことがある。 第6図から、本発明により作られた感知増幅器
26の1つが詳しく示されている。またこの図
は、この感知増幅器用の2本のビツト・ライン3
3と、これらのビツト・ラインに垂直な512本の
行ライン34の内の4本をも示す。感知増幅器
は、Nチヤンネル・ドライバ・トランジスタN1
とN2およびPチヤンネル・プルアツプ・トラン
ジスタP1とP2を持つ第1図のようなCMOS
交さ結合フリツプ・フロツプを使用する。感知結
節点1および2はビツト・ライン33に接続され
ている。このフリツプ・フロツプの接地側の結節
点Ngは、それぞれのゲートに感知クロツクS1
およびS2を持つ2個のNチヤンネル・トランジ
スタN3およびN4を経を接地される。ゲートに
S1を持つトランジスタN3は他のトランジスタ
N4よりはるかに小形であり、クロツクS1がま
ず起こり、その結果初期感知は低利得状態であ
る。Vdd側では、結節点Nhはそれぞれのゲート
に検出クロツク1および2を持つPチヤンネ
ル・トランジスタP3とP4を経て電源に結合さ
れる。(回路は第1図のような、Nチヤンネルま
たはPチヤンネル感知を使用し得る形で示されて
いる。実際の回路では、トランジスタN4または
トランジスタP4のいずれか1つが選択され、ク
ロツクS2または2は省略されるであろう。)
感知クロツク1および2はS1ならびにS2
の補数であり、そこでPチヤンネル・トランジス
タP3およびP4はクロツクS1とS2が作動さ
れるときのみ作動し始める。2間隔感知動作が、
まずS1で(低電流レベルで)、次にS2(また
は2)で存在する。トランジスタN3とN4、
およびP3とP4は各感知増幅器にとつて独特で
ることができ、または別法として2つのブロツク
10aと10bにある他の感知増幅器26のすべ
て、すなわち1024個の感知増幅器で共用される。
結節点NgおよびNhはEがハイであるときトラン
ジスタ83によつて約1/2Vddで予充電される。 ビツト・ライン33は、それぞれのゲートに等
化されたクロツク電圧Eを持つ3個のトランジス
タ84を通して予充電されるとともに等化され
る。これらのトランジスタの2個は基準電圧
Vrefに接続されるソースを持つ。この基準電圧
値は約1/2Vddであるので、ビツト・ラインのす
べてを予充電するためにチツプ電源Vddからの正
味電荷はほとんどまたは全く不要である。すなわ
ち、各感知増幅器の1つのライン33はハイであ
りかつ他のラインはローであるので、1つは他を
充電し、またVrefは起こるかもしれなどんな差
でもほとんど供給する必要がない。クロツクE
は、RASがハイになるとき、活性サイクルが終
つてから制御回路31に発される。 第6図の各メモリ・サイクルは第1図と全く同
じように、コンデンサCsとアクセス・トランジ
スタNsとから成り、1列にある512個のアクセ
ス・トランジスタNsのすべてのゲートは行ライ
ン34に接続されている。ブロツク内の512本の
内の1つの行ライン34だけが任意な1つの時間
でターン・オンされるので、1つのメモリ・セ
ル・コンデンサCsだけが与えられた感知増幅器
26のビツト・ライン33に接続される。ビツ
ト・ライン・キヤパシタンス対蓄積コンデンサ
Csの値の比を減少させるために、各付のビツ
ト・ライン33に多数のビツト・ライン・セグメ
ント87が使用される。これらのセグメント87
の1つは、トランジスタ88の1個によつて与え
られた時間にビツト・ライン33に結合される。
例えば、各セグメント87はそれに接続される32
個のセルを有することができるので、ここに開示
された実施例では各感知増幅器用にこれらのセグ
メント87が16個存在しなければならない(16×
32=512)。セグメントの半分はビツト・ライン
に、他の半分は他のビツト・ラインに接続され
る。行デコーダ11aまたは11bは、このデコ
ーダがライン14からの同じ9アドレス・ビツト
のあるビツトに基づいて512中の1つの行ライン
34を選択すると同時に、セグメント選択電圧
SSによつて16本のライン89の適当な1本を選
択する。 ダミー行32では、1対のダミー・セルがダミ
ー行32にあり、1対のダミー・セルが各付のビ
ツト・ライン33用に供給され、これらのダミ
ー・セルがダミー・コンデンサCdとアクセス・
トランジスタNdとによつて構成されることは前
述の通りである。選択された蓄積セルが左手のビ
ツト・ライン33にあるときは、右手のダミー・
セルは通常の方法で、デコーダ出力ライン92の
1つによつて行デコーダ11a,11bにおいて
選択れる、またその逆も成り立つ。行アドレスの
1ビツトは行デコーダで使用されて、ダミー・セ
ル行32のこれらのライン92の1つまたは他を
選択する。 第7図から、メモリ・デバイスの作動順序は単
一ビツト・リード動作について説明される。活性
サイクルは+5から0まで降下するRAS電圧に
よつて始まる。この例はリード・サイクルである
ので、この時点でR/入力電圧は+5である。
これより前の時間は予充電サイクルであり、その
間は等化電圧Eはハイであるので、ビツト・ライ
ン33のすべておよび結節点NgとNhは約1/2
Vddすなわち+2.5と思われるVref電圧まで予充
電される。ライン89のすべてに現われるセグメ
ント選択信号SSはハイであるので、セグメント
87のすべてもVerf電圧まで予充電される。
RASの降下により、等化電圧Eは降下して、ビ
ツト・ライン33の対を相互にかつVrefから隔
離する。次にセグメント選択信号SSが降下して、
セグメント87のすべてをビツト・ライン33か
ら隔離する。行デコーダ11a,11bが行アド
レスに応答する時間に達すると同時に、時間t1
で、XwおよびXdum電圧は選択された512中の1
の行ライン34および選された2中の1ダミー・
ライン92により上昇し始める。同じ時間t1
で、ライン89の1つにセグメント選択信号SS
が発生される。これらのアドレス電圧Xw、
XdumおよびSSはむしろゆつくり発生されて、
後に、Vddレベルに達してから少しの間SSおよ
びXwはVdd以上にブーストされて、アクセス・
トランジスタNsおよび88の両端のVt降下をな
くす。ダミー電圧は初期感知の間にダミー・セル
の機能が完了するので降下し、またダミー・コン
デンサはビツト・ラインから減結合されるのでこ
れらのコンデンサは予充電することができる。時
間t2で、感知増幅器26はS1電圧がハイにな
ることによつてまず作動され(ロー・レベル)、
高インピーダンスNチヤンネル・トランジスタN
3および高インピーダンスPチヤンネル・トラン
ジスタP3ををターン・オンさせる。これは蓄積
セルおよびダミー・セルの差電圧に起因する分離
よりもさらにビツト・ライン33を分離し始め
る。この点で、電源Vddからのまたはトランジス
タN1,N2,P1およびP2を経て大地に流れ
る電流は最小に過ぎない。選択された感知増幅器
では、感知電圧2はt3で発生され(またはS
2は降下する)ので、大形トランジスタN4(ま
たはP4)は導通し始め、ビツト・ラインをレー
ル・ツー・レール状態に一層速やめる。1つのビ
ツト・ライン33はハイになり、他は0になる。
感知増幅器選択電圧SAS1またはSAS2(アド
レス・ビツト27により選択される)はターン・
オンされて、感知増幅器の1つを多重装置42を
使用しながら第5図のライン37を介してバツフ
ア24に接続する。この直前に、列デコーダから
のY選択出力は有効であるので、選択されたデー
タ・ビツトはライン16で有効になり、それから
まもなく、データ・ビツトは出力ピン19で有効
になる。 どの感知増幅器が高電流感知を生じるために作
動されるかの選択は、アドレス・ビツトに基づい
ている。第3図から第7図までの実施例では、
2048個の感知増幅器が存在し、これらの半分(選
択された列を含む)は感知クロツク(すなわち
2)を受信するが、他の半分はこれに受信しな
い。これを達成する1つの方法は、ライン27に
現われるアドレス・ビツトを使用することによつ
て、I/O回路に接続する感知増幅器26を選択
する多重装置42で使用された方法と同じであ
る。第6図に見られる通り、SASOにより選択さ
れた感知増幅器のすべてはライン95により加え
られた感知クロツク電圧S2を有し、SAS1に
よつて選択されたものはライン96から感知クロ
ツク電圧を受ける。アドレス・ビツト27とその
補数、および感知クロツク電圧S2を受ける1対
の論理ゲート97は、トランジスタN4(または
P4)に適当な電圧を加える。かくて、2048対の
ビツト・ラインのすべて充放電する電流パルスは
2倍の時間に広がつて、ピーク電流を減少させ
る。 第8図から、ダイナミツクRAMアレイ用の感
知増幅回路が本発明のもう1つの実施例により示
されている。感知増幅器は、1対のNチヤンネ
ル・ドライバ・トランジスタN1とN2、および
1対のPチヤンネル・プルアツプ・トランジスタ
P1とP2を備えているCMOS交さ結合フリツ
プ・フロツプ回路を使用している。Nチヤンネ
ル・トランジスタはゲートに感知クロツクSを持
つNチヤンネル・トランジスタN3を経て接地さ
れ、またPチヤンネル・トランジスタはゲートに
感知クロツクSの補数であるを持つPチヤンネ
ル・トランジスタP3を経てVddに結合されてい
る。Nチヤンネル・トランジスタのドレインにお
ける感知結節1および2は、本発明によりトラン
スフア・トランジスタを経てビツト・ラインB1
およびB2に結合されている。トランジスタT1
およびT2はそのゲートにクロツクTを有し、感
知動作の高電流部分の間に感知結節点をビツト・
ラインから減結合させて、電源の電流消耗を広
げ、すなわちピーク電流を減少させる働きをす
る。 ビツト・ラインB1およびB2はおのおの、多
数のワン・トランジスタ・メモリ・セルに結合さ
れており、各メモリ・セルは蓄積コンデンサCs
とNチヤンネル・アクセス・トランジスタNsと
を備えている。ワード・ラインのXw電圧によつ
て1個のセルが選択される。ダミー・コンデンサ
Cdとアクセス・トランジスタNdとを含むダミ
ー・セルが各ラインにある。選択されたワード・
ラインと対向側の行ラインのダミーは、Xdum電
圧により作動される。 第8図の感知増幅器の素子の作動順序は第9図
のタイミング図に示されている。選択されたXw
およびXdum電圧は、時間t1で0からVddレベ
ルになり、感知増幅器の対向側にある1個のトラ
ンジスタNSおよび1個のトランジスタNdをター
ン・オさせる。これにより、ビツト・ラインB1
およびB2は片側の蓄積コンデンサCsと他側の
ダミー・コンデンサCdによつて電荷を共有され
る。これらのコンデンサの予充電レベルおよびサ
イズは、それに接続されるCsによるビツト・ラ
インの電圧が1または0のどちらが蓄積されてい
るかによつてダミー側の電圧より高かつたり低く
なるようなものである。かくてビツト・ラインお
よび感知結節点はt1の直後に電圧が分離する。
時間t2で、T電圧はVddから0まで降下して、
ビツト・ラインB1およびB2を感知結節点1お
よび2から減結合させる。しかし、電圧差は結節
点1および2(トランジスタN1,N2,P1,
P2のゲートを含む)のキヤパシタンスに保たれ
る。時間t3で、感知クロツクSはVddになり、
Sは降下して、トランジスタN3およびP3をタ
ーン・オンさせ、交さ結合フリツプ・フロツプ回
路を作動させる。結節点1および2の内の1つは
速やかに0まで降下し、他はVddになる。この点
での電流消耗がわずか(第9図の電流スパイク
#1)であるのは、充放電すべきキヤパシタンス
が小さいからである。結節点1および2のキヤパ
シタンスは、ビツト・ラインB1およびB2のそ
れよりもはるかに小である。トランジスタT1お
よびT2は、選択されたコンデンサCsが完全論
理レベルに回復されるように、ビツト・ラインB
1およびB2を完全なVddおよびゼロ・レベルに
するためターン・オンに戻されなければならな
い。この目的で、本発明の本実施例により、電圧
Tは時間t4またはt5でVddに戻るが、これは
選択された列であるか否かによる。Tがt4また
はt5でハイになると、0方向のビツト・ライン
B1またはB2はNチヤンネル・トランジスタN
1またはN2を経て急速に大地に放電し、また1
方向のビツト・ラインはVdd電源からPチヤンネ
ル・トランジスタP1またはP2を経て充電され
る(第9図においてt4では電流スパイク#2
に、t5では#3に対応する)。この充放電は感
知結節点1および2で電圧バンプを発生するが、
これらのバンプはデータがI/O回路に進む前に
速やかに鎮静する。 ビツト・ラインB1およびB2は、図示されて
いない列選択トランジスタによつてデータI/O
回路に結合される。選択された列では、ビツト・
ラインは時間t4で駆動されるレール・ツー・レ
ールであるので、データ・ビツトはチツプから出
力するためにビツト・ラインからデータI/O回
路に結合される。列デコーダによつて選択されな
い他の列はリフレツシユされるに過ぎないので、
t5までの時間遅延は不利とならず、その理由は
活性リード・サイクルが終るまで十分な時間があ
るからである。この場合もまた、電流スパイク
#3に対応して誘起された電圧バンプは、ワー
ド・ラインがターン・オフされるまでの十分な時
間で減衰し、かくして選択されなかつたセルにデ
ータが回復される。 感知増幅器による貢献に対して隔離された、
VddおよびVssラインにあるチツプに流出入する
電流は第9図に示されている。感知増幅器にはt
3まで電流がなく、またt3でこの電流パルス
#1が小さいのは、感知結節点1および2が小だ
からである。t4およびt5では、ビツト・ライ
ンが充放電されると電流パルス#2と#3がある
が、電流は長い時間にわたつて広げられるので、
ピーク電流はより小である。もちろん、が
降下するとき、が降下するとき、および
RASがハイになる(予充電が始まる)ときに、
他の電流ピーク(図示されていない)が存在する
と思われる。 第10図から、本発明の第8図の実施例により
作られた第3図〜第5図のデバイスにある感知増
幅器26の1つが詳しく示されている。この図
は、この感知増幅器用の2本のビツト・ライン3
3およびこれらのビツト・ラインに垂直な512本
の行ライン34の内の4本をも示す。感知増幅器
は、Nチヤンネル・ドライバ・トランジスタN1
およびN2、ならびにPチヤンネル・プルアツ
プ・トランジスタP1およびP2を持つ第8図の
ようなCMOS交さ結合フリツプ・フロツプを使
用している。感知結節点1および2は、隔離トラ
ンジスタT1およびT2のソース・ドレイン通路
を経て、ビツト・ライン33に接続されている。
このフリツプ・フロツプの接地側の結節点78
は、ゲートに感知クロツクS1およびSを持つ2
個のNチヤンネル・トランジスタN3を経て接地
されている。ゲートにS1を持つトランジスタN
3は他のトランジスタN3よりもはるかに小形で
あり、クロツクS1がまず起こるので、最初の感
知はより低い利得状態であり、Nチヤンネル・ト
ランジスタN1およびN2によつて行われる。
Vdd側の結節点81は、ゲートに感知クロツク
を持つPチヤンネル・トランジスタP3を経て電
源に結合されている。感知クロツクはSの補数
であるので、Pチヤンネル・トランジスタP3は
クロツクSが作動された後でのみ作動し始める。
2間隔感知動作があり、まずS1(低電流レベル
で)、次にSおよびがある。トランジスタN3
およびP3は、2個のブロツク10aおよび10
bにある他の感知増幅器26のすべて、すなわち
1024個の感知増幅器によつて共有されている。結
節点78はEがハイであるとき、トランジスタ8
3によつて約1/2Vddまで予充電される。 ビツト・ライン33は、ゲートに等化クロツク
電圧Eを持つ3個のトランジスタ84により予充
電されかつ等化される。これらのトランジスタ8
4の2個のソースはそれぞれは基準電圧Vrefに
接続されている。この基準電圧の値は約1/2Vdd
であるので、ビツト・ラインのすべてを予充電す
るためにチツプ電源Vddからの正味電荷はほとん
どまたは全く不要である。すなわち、各感知増幅
器用の1本のライン33はハイであり、他はロー
であるので、一方は他方を充電し、Verfは生じ
ることがあるどんな差でも供給するに過ぎない。
RASがハイになると、活性サイクルが終つてか
ら、制御回路31にクロツクEが発生される。 第10図の各メモリ・セルは、全く第8図の通
りコンデンサCsおよびアクセス・トランジスタ
Nsから成り、1行にある512個のアクセス・トラ
ンジスタNsのすべてのゲートは行ライン34に
接続されている。ブロツクにある512本の内のた
だ1本の行ライン34が任意な1つの時間でター
ン・オンされるので、唯一のメモリ・セル・コン
デンサCsが与えられた感知増幅器26用のビツ
ト・ライン33に接続されている。ビツト・ライ
ン・キヤパシタンスと蓄積キヤパシタンスCsの
値との比を減少させるために、各対のビツト・ラ
イン33について多数のビツト・ライン・セグメ
ント87が使用されている。これらのセグメント
87の1つは、トランジスタ88の1つによつて
与えられた時間にビツト・ライン33に結合され
る。例えば、各セグメント87はそれに接続され
た32個のセルを有することがあるので、ここに開
示された実施例では、各感知増幅器用にこれらの
セグメント87が16個存在しなければならない
(16×32=512)。セグメントの半分は1つのビツ
ト・ラインに、また半分は他のビツト・ラインに
接続されている。行デコーダ11aまたは11b
はセグメント選択電圧SSによつて16本のライン
89の内の適当な1本を選択し、同時にこのデコ
ーダはライン14からの同じ9個のアドレス・ビ
ツトの内のあるビツトに基づいて、512内の1の
行ライン34を選択する。 ダミー行32では、各対のビツト・ライン33
について1対のダミー・セルが提供され、これら
のダミー・セルは前述の通りダミー・コンデンサ
Cdとアクセス・トランジスタNdとから成つてい
る。選択された蓄積セルが左手のビツト・ライン
33にあると、右手のダミー・セルはデコーダ出
力ライン92の1つによつて行デコーダ11a,
11bにおいて通常の方法で選択されるが、その
逆も成り立つ。行アドレスの1つのビツトは、ダ
ミー・セル行32のこれらのライン92の1つま
たは他を選択するためには、行デコーダで使用さ
れる。 第11図から、メモリ・デバイスの作動順序が
単一ビツト・リード動作について説明する。活性
サイクルは電圧が+5から0まで降下する
と始まる。この例はリード・サイクルであるの
で、この時点でR/入力電圧は+5である。こ
れより前の時間は予充電サイクルであり、その間
は等化電圧Eがハイであるので、ビツト・ライン
33および結節点78のすべては、約1/2Vddす
なわち+2.5Vと思われるVerf電圧で予充電され
る。ライン89のすべてに現われるセグメント選
択信号SSはハイであるので、セグメント87の
すべてもVerf電圧まで予充電される。の降
下は等化電圧Eを降下させ、ビツト・ライン33
の対を相互にかつVerfから隔離する。次にセグ
メント選択信号SSが降下して、セグメント87
のすべてをビツト・ライン33から隔離する。行
デコーダ11a,11bが行アドレスに応答する
時間を有すると同時に、時間t1で、Xwおよび
Xdum電圧は選択された512中の1の行ライン3
4ならびに選択された2中の1のダミー・ライン
92で上昇し始める。同じ時間t1で、ライン8
9の1つにセグメント選択信号SSが上昇される。
これらのアドレス電圧Xw、XdumおよびSSはむ
しろゆつくりと上昇され、また後で、Vddレベル
に達してからある時間後に、SSおよびXwはVdd
以上にブーストされて、アクセス・トランジスタ
Nsおよび88の両端のVt降下をなくす。ダミ
ー・セルの機能は最初の感知中に完了され、また
ダミー・コンデンサは予充電されるようにビツ
ト・ラインから減結合されるので、Xdum電圧は
降下する。時間t2までは、感知増幅器26は、
まずS1電圧がハイになることとによつて作動さ
れ、高インピーダンスNチヤンネル・トランジス
タN3をターン・オンさせる。これは、蓄積セル
およびダミー・セルの差電圧に起因する分離より
もビツト・ライン33をさらに分離し始める。し
かし、電源VddからトランジスタN1,N2,P
1およびP2にどんな重大な電流でも流れる前
に、T電圧はt2で降下して、ビツト・ライン3
3を感知結節点1および2から隔離する。T電圧
が降下してから、感知電圧Sはt3で上昇される
ので、大形トランジスタN3が導通し始める。ま
たが降下するので、Pチヤンネル負荷トランジ
スタP3が導通し始める。この時点で第9図の電
流スパイク#2が起こる(回路はTが降下してか
らS1がハイになるようにも作られることが注目
される)。Sが上昇してが降下してから、T電
圧は前述の通り時間t4またはt5でVddまで上
昇される。隔離トランジスタT1およびT2がタ
ーン・オンに戻された後に、ビツト・ラインはレ
ール・ツー・レール状態にされる。1つのビツ
ト・ライン33はハイであり、他は0である。感
知増幅器選択電圧はSAS1またはSAS2(アド
レス・ビツト27により選択される)はターン・
オンされて、感知増幅器の1つを、多重装置42
を用いて第5図のライン37を介してバツフア2
4に接続する。これが終わるとすぐに、列デコー
ダからのY選択出力が有効になるので、選択され
たデータ・ビツトはライン16で有効になり、ま
たそれから間もなくしてデータ・ビツトは出力ピ
ン19で有効となる。 T電圧が上昇される時間t4またはt5の選択
は、アドレス・ビツトに基づく。第3図〜第5図
の実施例では、2048個の感知増幅器があり、これ
らの半分(選択された列を含む)はt4で上昇す
るT電圧を受け、他の半分はt5で受けることが
できる。これを達成する1つの方法はライン27
のアドレス・ビツトを使用することであり、I/
O回路に接続する感知増幅器26を選択する多重
装置42に用いられた方法と同じである。第10
図に見られる通り、SAS0によつて選択された
感知増幅器のすべてはライン95により加えられ
たT電圧を有し、SAS1によつて選択された感
知増幅器はライン96からT電圧を受ける。アド
レス・ビツト27とその補数、および2つのT電
圧(t4またはt5で終わる)を受ける1対の論
理ゲート97は、トランジスタT1およびT2に
適当な電圧を加える。かくて、2048対のビツト・
ラインのすべてを充放電する電流パルスは2倍の
時間にわたつて広げられ、ピーク電流を減少させ
る。T電圧はVddを越えてブーストされ(図示さ
れていない回路により)、1方向セルに完全な
Vddレベルが書き込まれることを保証する。 第12図から、ダイナミツクRAMアレイ用の
感知増幅器が、本発明のもう1つの実施例により
示されている。前述の通り、感知増幅器は1対の
Nチヤンネル・ドライバ・トランジスタN1とN
2、および1対のPチヤンネル・プルアツプ・ト
ランジスタP1とP2を備えているCMOS交さ
結合フリツプ・フロツプ回路を使用している。N
チヤンネル・トランジスタは、ゲートに感知クロ
ツクS1およびS2を持つ1対のNチヤンネル・
トランジスタN3とN4を経て、接地結節点Ng
から接地されており、またPチヤンネル・トラン
ジスタはゲートに感知クロツクS2の補数である
S2を持つPチヤンネル・トランジスタP3を経
て、結節点NhからVddに結合されている。Nチ
ヤンネル・トランジスタのドレインにおける感知
結節点1および2はビツト・ラインB1およびB
2に結合されている。 本発明のこの実施例により、Nチヤンネル・ト
ランジスタN1とN2はS1を活性化することに
よつて最初の感知に使用される一方、Pチヤンネ
ル―トランジスタP1とP2と感知機能を持た
ず、1方向ビツト・ラインをプルアツプするに過
ぎない。 ビツト・ラインB1およびB2はおのおの、多
数のワン・トランジスタ・メモリ・セルに結合さ
れ、各メモリ・セルは蓄積コンデンサCsとNチ
ヤンネル・アクセス・トランジスタNsとを備え
ている。1個のセルはワード・ラインのXw電圧
によつて選択される。ダミー・コンデンサCdお
よびアクセス・トランジスタNdを含むダミー・
セルが各ラインにある。選択されたワード・ライ
ンと反対側のダミー行ラインは、Xdum電圧によ
つて作動される。 第12図の感知増幅器の素子の作動順序は第1
3図のタイミング図に示されている。t1より前
の予充電周期では、ビツト・ラインB1およびB
2は結節点NgおよびNhと共に、図示されていな
いトランジスタを経て1/2Vddまで予充電される。
選択されたXwおよびXdum電圧は、0から時間
t1でVddレベルまで上昇して、感知増幅器の対
向側でセル・トランジスタNsの1つおよび1個
のダミー・トランジスタNdをターン・オンさせ
る。これによつてビツト・ラインB1およびB2
は、片側の蓄積コンデンサCsおよび他側のダミ
ー・コンデンサCdと共に電荷を共有する。これ
らのコンデンサの予充電レベルおよびサイズは、
ビツト・ラインに接続されるCsと共にビツト・
ラインに現われる合成電圧が、1または0のどち
らが蓄積されるかによつて、ダミー側の合成電圧
よりも高かつたり低かつたりするようなものであ
る。かくてビツト・ラインおよび感知結節点はt
1のすぐ後で電圧が分離する。この電圧差は結節
点(ビツト・ラインおよびトランジスタN1,N
2,P1,P2のゲートを含む)のキヤパシタン
スにより一時保たれる。時間t2で、感知クロツ
クS1はVddに向つて斜めに上昇し始めて、トラ
ンジスタN3をターン・オンさせるとともに交さ
結合フリツプ・フロツプ回路の作動を開始させ
る。結節点1および2の片方は0に向つて減衰
し、他方は減衰しない。トランジスタN3のサイ
ズは、ビツト・ラインB1側のコンデンサCsに
蓄えられた0を読むときにトランジスタN2を、
1を読むときにトランジスタN1をターン・オン
しないように(不平衡導通の場合でも)、十分な
だらかであるように選択される。 Nチヤンネル・トランジスタN1およびN2が
初期感知を果すことは重要である。これが有利で
あるのは、Nチヤンネル・トランジスタがPチヤ
ンネル・トランジスタよりも比較的高い導電率を
有し、したがつてビツト・ラインの信号の与えら
れた増幅についてサイズがより小形となり、チツ
プ上の面積が節約されるからである。 S2が時間t3でハイになると、0方向ビツ
ト・ラインB1またはB2はNチヤンネル・トラ
ンジスタN1またはN2およびトランジスタN4
を経て速やかに大地に放電し、またゲート遅延の
後で2が降下するので、1方向ビツト・ライン
は、0方向結節点1または2がPチヤンネル・ト
ランジスタをターン・オンさせるだけローになる
と同時にVdd電源からPチヤンネル・トランジス
タP1またはP2およびトランジスタP3を経て
充電される。2クロツクはわずかに遅延されず
にS2と同時に起こることがあるが、N4はピー
ク電流を減少するようにP3より前にターン・オ
ンすることが望ましい。 Nチヤンネル・トランジスタN1とN2および
Pチヤンネル・トランジスタP1とP2がしきい
値電圧について同じ絶対値を有し、結節点Ngが
既にVdd/2より小であると、ラツチ動作はトラ
ンジスタN1とN2と共に加速し始め、これに伴
つてPチヤンネル・トランジスタP1とP2によ
り1方向の側が回復される。この方法では、トラ
ンジスタN4のサイズはラツチ速度に関して選択
され、またトランジスタP3は1方向側のVddレ
ベルをVddまで回復するだけの大きさに過ぎず、
それによつて電力が節約される。例えば与えられ
たチヤンネル長さでは、トランジスタN4の利得
はトランジスタP3の利得より大きい。トランジ
スタP3の利得はトランジスタN3の利得より大
きい。 第12図の回路の利点はいくつかある。信号の
ラツチ動作はNチヤンネル・デバイスにおける運
動性が高いのでより高速であり、また感知トラン
ジスタはより小形にすることもでき、チツプ上の
面積が節約される。その上、Pチヤンネル・プル
アツプ・トランジスタは、Nチヤンネル・デバイ
スがPチヤンネル・デバイスのターン・オンより
前にラツチ機能を完了するので、より小形である
ことができる。NチヤンネルおよびPチヤンネル
の両トランジスタが小形であると、電流消耗が少
なくなるという利点が追加される。 ビツト・ラインB1およびB2は、図示されて
いない列選択トランジスタによつてデータI/O
回路に結合されている。選択された列では、ビツ
ト・ラインは時間t3でレール・ツー・レールで
駆動されるので、データ・ビツトはチツプから出
力するためにデータI/O回路に結合される。 感知増幅器に貢献に対して隔離された、Vddお
よびVssラインのチツプに出入する電流は高密度
DRAMでは重大である。t2以前は感知増幅器
には電流がなく、t2で始まる若干の電流は0側
が放電し始めるにつれてVssに流れるが、トラン
ジスタN1の抵抗は大である。t3では、0側の
ビツト・ラインがさらに放電されるにつれて電流
パルスはより大きくなり、そのとき1側が充電さ
れるにつれてVddパルスが現われるが、全電流は
より長い時間にわたり広げられるので、ピーク電
流はより小さくなる。もちろん、が降下す
るとき、が降下するとき、およびがハ
イになる(予充電が始まる)とき、他の電流ピー
クが存在すると思われる。 第14図から、第12図の実施例によるNチヤ
ンネル感知用として第12図の特徴を用いて作ら
れた第3図〜第5図のデバイスの感知増幅器26
の1つが詳しく示されている。この図には、この
感知増幅器用の2本のビツト・ライン33および
これらのビツト・ラインに垂直な512本の行ライ
34の内の4体も示されている。感知増幅器は、
Nチヤンネル・ドライバ・トランジスタN1およ
びN2ならびにPチヤンネル・プルアツプ・トラ
ンジスタP1およびP2を持つ第12図のような
CMOS交さ結合フリツプ・フロツプを使用して
いる。感知結節点1および2は、隔離トランジス
タT1およ2のソース・ドレイン通路を経て、ビ
ツト・ライン33に接続される。このフリツプ・
フロツプの接地側の結節点Ngは、ゲートに感知
クロツクS1およびS2を有する2個のNチヤン
ネル・トランジスタN3とN4を経て接地され
る。ゲートにS1を持つトランジスタN3は他の
トランジスタN4よりもはるかに小さく、クロツ
クS1がまず生じるので、最初のNチヤンネル感
知は低利得状態であり、Nチヤンネル・トランジ
スタN1およびN2によつて行われる。Vdd側の
結節点Nhは、ゲートに感知クロツク2を有す
るPチヤンネル・トランジスタP3を経て電源に
結合される。感知クロツク2はS2の補数であ
るので、Pチヤンネル・トランジスタP3はクロ
ツクS2が活性化された後はじめて作動し始め
る。トランジスタのサイズ決定は前述の通りであ
る。2間隔感知動作があり、まずS1(比較的低
電流レベル)、次にS2と2である。トランジ
スタN3とN4およびトランジスタP3は、2つ
のブロツク10aと10bにある他の感知増幅器
26のすべて、すなわち1024個の感知増幅器によ
つて共有されている。結節点NgおよびNhは、E
がハイであるときトランジスタ83によつて約1/
2Vddまで予充電される。 ビツト・ライン33は予充電されて、ゲートに
等化クロツク電圧Eを持つ3個のトランジスタ8
4を経て等化される。これらのトランジスタ84
の内の2個はそれぞれのソースが基準電圧Vref
に接続されている。この基準電圧の値は約1/2
Vddであるので、ビツト・ラインをすべて予充電
するためのチツプ電源Vddからの正味電荷はほと
んどまたは全く不要である。すなわち、各感知増
幅器用のライン33の片方はハイであり他方はロ
ーであると思われるので、片方が他方を充電し、
Vrefは起こるかもしれないどんな差でも供給す
るに過ぎない。クロツクEは、がハイにな
るとき、活性サイクルが終つてから制御回路31
に発生される。 第6図の各メモリ・セルは、第1図と全く同じ
ようにコンデンサCsおよびアクセス・トランジ
スタNsによつて構成され、1行にある512個のア
クセス・トランジスタNsのすべてのゲートは行
ライン34に接続されている。ブロツクにある
512本の中の唯一の行ライン34は任意な1つの
時間でターン・オンされるので、唯一のメモリ・
セル・コンデンサCsは与えられた感知増幅器2
6用のビツト・ライン33に接続される。行デコ
ーダ11aまたは11bはセグメント選択電圧
SSによつて16本のライン89の適当な1つを選
択し、同時にこのデコーダはライン14からの同
じ9アドレス・ビツトのあるビツトに基づいて
512中の1の行ライン34を選択する。 ダミー行32では、1対のダミー・セルが各対
のビツト・ライン33用に具備されている。行ア
ドレスの1ビツトは行デコーダに用いられて、ダ
ミー・セル行32のこれらのライン92の1つま
たは他を選択する。 第15図から、メモリ・デバイスの作動順序は
単一ビツト・リード動作について説明される。前
述の通り電圧が0まで降下すると、活性サ
イクルが始まる。この例はリード・サイクルであ
るので、この時点でR/入力電圧は+5Vであ
る。これより前の時間は予充電サイクルであり、
その間は等化電圧Eがハイであるので、ビツト・
ライン33のすべておよび結節点NgとNhは約1/
2Vddすなわち+2.5Vと思われるVerf電圧まで予
充電される。ライン89のすべてに現われるセグ
メント選択信号SSはハイであるので、セグメン
ト87のすべてもVerf電圧まで予充電される。
RASの降下によつて、等化電圧Eは降下し、ビ
ツト・ライン33の対を相互にかつVerfから隔
離する。次にセグメント選択信号SSが降下する
と、セグメント87のすべてはビツト・ライン3
3から隔離される。行デコーダ11a,11bが
行アドレスに応答する時間を持つと同時に、時間
t1でXwおよびXdum電圧は選択された512中の
1の行ライン34および選択された2中の1のダ
ミー・ライン92で上昇し始め、同じ時間tでラ
イン89の1つに現われるセグメント選択信号
SSは上昇される。これらのアドレス電圧Xwは、
XdumおよびSSはむしろゆつくりと上昇され、
後で、Vddレベルに達して少したつてから、SS
およびXwはVdd以上にブーストされて、アクセ
ス・トランジスタNsおよび88の両端のVt降下
をなくす。ダミー・セルの機能は最初の感知の間
に完了し、またダミー・コンデンサは予充電され
るようにビツト・ラインから減結合されるので、
Xdum電圧は降下する。時間t1で、感知増幅器
26はS1電圧がハイになることによつてまず作
動され(ロー・レベルで)、Nチヤンネル・トラ
ンジスタN3をターン・オンさせる。これは蓄積
セルおよびダミー・セルの差電圧に起因する分離
以上にビツト・ライン33を分離し始める。しか
し、トランジスタN1またはN2を経て電源Vss
に大きな電流が流れる前に、T電圧が降下して、
ビツト・ライン33を感知結節点1および2から
隔離する。T電圧が降下してから、感知電圧S2
はt3で上昇されるので、大形トランジスタN4
は導通し始める。また2は降下するので、Pチ
ヤンネル・プルアツプ・トランジスタP3は導通
し始める。S2が上昇しかつ2が降下してか
ら、T電圧は時間t4でVddまで上昇される。隔
離トランジスタT1およびT2がターン・オンに
戻されてから、ビツト・ラインは、レール・ツ
ー・レール状態にされる。1つのビツト・ライン
33はハイでありかつ他のビツト・ライン33は
0である。感知増幅選択電圧SAS1またはSAS
2(アドレス・ビツト27により選択される)は
ターン・オンされて、多重装置42を用いて第5
図のライン37を介し感知増幅器の1つをバツフ
ア24に接続する。この直後に、列デコーダから
のY選択出力は有効となるので、選択されたデー
タ・ビツトはライン16で有効となり、その後間
もなく、データ・ビツトは出力ピン19で有効と
なる。 (効果) 本発明に依れば感知増幅器の動作中における電
力消費を節約し、電力効率を向上することが可能
となる。 以上の説明に関連してさらに以下の項を開示す
る。 (1) 1対のビツト・ライン、および前記各ビツ
ト・ラインに接続される複数個のメモリ・セル
と、 接地結節点および電圧源結節点を持ち、かつ
1対の感知結節点を持つ交さ結合ラツチ回路
と、 第1トランジスタ装置を含む接地装置および
第2トランジスタ装置を含む電圧源装置であ
り、各トランジスタ装置は少なくとも1つのソ
ース・ドレイン通路ならびに1つのゲートを備
え、第1トランジスタ装置のソース・ドレイン
通路は前記接地結節点と接地装置との間に接続
され、第2のトランジスタ装置のソース・ドレ
イン通路は前記電圧源結節点と電圧源装置との
間に接続される、前記接地装置および電圧源装
置と、 感知結節点の前記対をビツト・ラインの前記
対に結合する装置と、 前記メモリ・セルが作動されてから作動サイ
クルの第1時間で前記第1および第2トランジ
スタ装置の前記ゲートを選択作動させ、次に前
記作動サイクルの前記第1時間の後の第2時間
で前記トランジスタ装置の前記ゲートの選択さ
れたゲートを作動させる制御装置と、 を有することを特徴とするメモリ・デバイス用
の感知増幅回路。 (2) 前記第1トランジスタ装置は1対のNチヤン
ネル・トランジスタであり、また前記第2トラ
ンジスタ装置はPチヤンネル・トランジスタで
あることを特徴とする第1項記載による感知増
幅回路。 (3) 前記ラツチ回路は第2対のNチヤンネル・ド
ライバ・トランジスタと第2対のPチヤンネ
ル・トランジスタとを持つCMOSラツチであ
ることを特徴とする第2項記載による感知増幅
回路。 (4) 前記制御装置は前記メモリ・デバイスに加え
られるアドレス次第で前記第1時間後の前記第
2時間で前記トランジスタ装置の前記ゲートの
前記選択されたゲートを作動させる、ことを特
徴とする第3項記載による感知増幅回路。 (5) 前記メモリ・セルはワン・トランジスタ・ダ
イナミツクMOSリード/ライト・メモリ・セ
ルであることを特徴とする第4項記載による感
知増幅回路。 (6) アドレスに基づきセルを選択する行ラインを
持ち、かつ行ラインに垂直でセルに接続される
ビツト・ラインを持つ、半導体メモリ・アレイ
用の感知増幅回路であつて、 差入力を持つとともに第1および第2電源結
節点を持つ双安定ラツチ回路であり、各差入力
は現わる電圧を感知するために前記ビツト・ラ
インの1つに結合される、前記双安定ラツチ回
路と、 ゲートを持ち、かつ前記第1電源結節点と電
源の1つの端子との間に並列に接続されたソー
ス・ドレイン通路を持つ第1および第2トラン
ジスタであり、前記第1トランジスタは高抵抗
でありかつそのゲートが第1クロツク電圧に接
続され、前記第2トランジスタは低抵抗であり
かつそのゲートが第2クロツク電圧に接続され
る、前記第1および第2トランジスタと、 ゲートを持ち、かつ前記第2電源結節点と前
記電源の他の端子との間に接続されたソース・
ドレイン通路を持つ第3トランジスタであり、
高抵抗を有するとともにそのゲートが第3クラ
ツク電圧に接続される前記第3トランジスタ
と、 前記第1クロツク電圧を作動サイクルの与え
られた時間に前記第1トランジスタのゲートに
加え、またその後、かかる作動サイクルの後段
で前記第3クロツク電圧を前記第3トランジス
タのゲートに加えるクロツク装置と、 を有することを特徴とする前記感知増幅回路。 (7) 前記与えられた時間後の前記作動サイクルの
ある時間に前記第2クロツク電圧を前記第2ト
ランジスタのゲートに選択的に加えるために前
記アドレスに応動する制御装置を含むことを特
徴とする第6項記載による感知増幅回路。 (8) 前記第1および第2トランジスタはNチヤン
ネルであり、また前記第3トランジスタはPチ
ヤンネルであることを特徴とする第6項記載に
よる感知増幅回路。 (9) 電源の前記第1端子は接地され、かつ前記第
2端子は正電圧であることを特徴とする第8項
記載による感知増幅回路。 (10) 前記双安定ラツチは1対の交さ結合Nチヤン
ネル・トランジスタと1対の交さ結合Pチヤン
ネル・トランジスタとを有することを特徴とす
る第6項記載による感知増幅回路。 (11) 前記対の交さ結合Pチヤンネル・トランジス
タは前記差入力を前記第2電源結節点に別々に
接続するソース・ドレイン通路を持つ、ことを
特徴とする第10項記載による感知増幅回路。 (12) 前記第1および第3クロツク電圧のみを加え
ると低速感知動作が作られ、また前記第1、第
2および第3クロツク電圧を加えると高速感知
動作が作られる、ことを特徴とする第11項記
載による感知増幅回路。 (13) 前記セルはダイナミツク・リード/ライ
ト・メモリ・セルであることを特徴とする第1
2項記載による感知増幅回路。 (14) アドレスに基づき1群内のセルを選択する
行ラインを含むとともに、行ラインに垂直でか
つセルに接続されるビツト・ラインを含む仕切
られたメモリ・セルの行と列のアレイを持つ半
導体メモリ・デバイスであつて、 (a) 各感知増幅器が差入力を持つとともに正電
源結節点と接地結節点を持つ双安定ラツチ回
路を含み、各差入力が現われる電圧を感知す
るために前記ビツト・ラインの1つに結合さ
れる、複数個の感知増幅器と、 (b) ゲートを持ち、かつ前記接地結節点と電源
の接地端子との間に並列に接続されるソー
ス・ドレイン通路を持つ第1および第2Nチ
ヤンネル・トランジスタであり、前記第1ト
ランジスタは高抵抗でありかつそのゲートが
第1クロツク電圧に接続され、前記第2トラ
ンジスタは低抵抗でありかつゲートが第2ク
ロツク電圧に接続される、前記第1および第
2Nチヤンネル・トランジスタと、 (c) ゲートを持ち、かつ前記正電源結節点と前
記電源の正電圧端子との間に接続されたソー
ス・ドレイン通路を持つ第3トランジスタで
あり、高抵抗であるとともにそのゲートが第
3クロツク電圧に接続される前記第3トラン
ジスタ、 (d) 作動サイクルの与えられた時間に前記第1
クロツク電圧を前記第1トランジスタのゲー
トに加え、その後のかかる作動サイクルの後
段で前記第3クロツク電圧を前記第3トラン
ジスタのゲートに加えるクロツク装置と、前
記群の選択された1群にある感知増幅器につ
いて前記与えられた時間後の前記作動サイク
ルのある時間に前記第2クロツク電圧を前記
第2トランジスタのゲートに選択的に加える
ために前記アドレスに応動する制御装置であ
り、前記第2クロツク電圧は残りの群にある
感知増幅器の第2トランジスタには加えられ
ない前記制御装置と、 を有することを特徴とする前記メモリ・デバ
イス。 (15) 前記メモリ・セルはダイナミツク・ワン・
トランジスタ・メモリ・セルであることを特徴
とする第14項記載によるデバイス。 (16) 前記作動サイクルは前記デバイスに加えら
れるアドレス・ストローブ信号によつて定めら
れることを特徴とする第15項記載によるデバ
イス。 (17) 1対のビツト・ライン、および前記各ビツ
ト・ラインに接続される複数個のメモリ・セル
と、 第1のトランジスタおよび第2対のトランジ
スタを含む交さ結合フリツプ・フロツプ回路で
あり、各トランジスタはソース・ドレイン通路
およびゲートを備え、第1対のトランジスタの
ソース・ドレイン通路は1対の感知結節点と接
地装置との間に接続され、第2対のトランジス
タのソース・ドレイン通路は前記感知結節点と
電圧源装置との間に接続される、前記交さ結合
フリツプ・フロツプ回路と、 前記対の感知結節点を前記対のビツト・ライ
ンに別々に接続するソース・ドレイン通路を持
ち、かつ制御装置に接続されるゲートを持つ1
対の結合トランジスタと、 前記メモリ・セルが前記ビツト・ラインに結
合するように作動されるとき活性サイクルで結
合トランジスタの前記ゲートを作動させ、次に
前記接地装置が作動されるとき前記活性サイク
ルで前記ゲートを非作動状態にし、さらにその
後、結合トランジスタの前記ゲートを再び作動
させる前記制御装置と、 を有ることを特徴とするメモリ・デバイス用の
感知増幅回路。 (18) 前記第1対のトランジスタはNチヤンネル
であり、また前記第2対のトランジスタはPチ
ヤンネルであることを特徴とする第17項記載
による感知増幅回路。 (19) 前記対の結合トランジスタはNチヤンネル
であることを特徴とする第18項記載による感
知増幅回路。 (20) 前記接地装置は結合装置のゲートが非作動
状態である時間中作動されるゲートを持つNチ
ヤンネル・トランジスタを含むことを特徴とす
る第19項記載による感知増幅回路。 (21) 前記電圧源装置は接地装置の前記ゲートが
作動されてから作動されるゲートを持つPチヤ
ンネル・トランジスタを含むことを特徴とする
第20項記載による感知増幅回路。 (22) 前記制御回路は前記メモリ・デバイスに加
えられるアドレス次第で、前記接地装置が作動
されてからの可変時間遅後に、前記結合トラン
ジスタのゲートを作動させることを特徴とする
第21項記載による感知増幅回路。 (23) 前記メモリ・セルはワン・トランジスタ・
ダイナミツクMOSリード/ライト・メモリ・
セルであることを特徴とする第22項による感
知増幅回路。 (24) 各セルが電荷を選択的に蓄え、各ブロツク
が1組の感知増幅器を持ち、各感知増幅器がセ
ル・ラインにある個々のセルに蓄えられた電荷
を選択的に増幅するようにそのブロツク内のメ
モリ・セルのラインに接続される、少なくとも
2個のブロツクのメモリ・セルと、各感知増幅
器とそのセル・ラインとの間の接続にあり、増
幅動作中に各感知増幅器をそのセル・ラインか
ら一時切り離し、次に感知増幅器をそれぞれの
ラインに接続し直すスイツチ装置であり、他の
セル・ブロツクにおいて再接続する前に選択さ
れたセルを含むセル・ブロツクにおいて再接続
を作る選択可能な時間制御器を含む前記スイツ
チ装置と、の組合せを有することを特徴とする
半導体メモリ。 (25) 感知増幅器は電源接続を備え、またクロツ
ク回路はスイツチ装置がセル・ラインを切り離
す前にその電源接続を開き、次にセル・ライン
がまだ切り離されている間に電源接続を閉じ、
続いてセル・ラインを再接続させように接続さ
れている、ことを特徴とする第24項記載の組
合せを有する半導体メモリ。 (26) 異なるタイミング・パルスのサイクルを供
給するように接続されたクロツク発生器があ
り、かかる1個のパルスはすべてのメモリ・ブ
ロツクにおいてセル・ラインの切離しを開始す
るように時間調整され、また1組の後のパルス
はおのおの異なるセル・ブロツクに対するもの
であり、前記組開始は指定されたセルを持つブ
ロツクのセル・ライン再接続をまず開始させ、
次に残りのブロツクのセル・ライン再接続を開
始させるセル指定信号に応動する、ことを特徴
とする第24項記載の組合せを有する半導体メ
モリ。 (27) メモリがメモリ・セルのブロツクを3個以
上有し、また選択可能な時間制御器が異なるブ
ロツクの感知増幅器をそれぞれメモリ・セル・
ラインの組に別々に再接続し、かつ異なる時間
に各ブロツクの再接続を作るように構成されて
いる、ことを特徴とする第24項記載の組合せ
を有する半導体メモリ。 (28) メモリは与えられた供給電圧の電圧によつ
て作動するように構成されるが、スイツチ装置
は前記与えられた供給電圧より高いスイツチン
グ電圧でそのスイツチングを行うように構成さ
れている、ことを特徴とする第24項記載の組
合せを有する半導体メモリ。 (29) 各セルが電荷を選択的に蓄え、また各ライ
ンがトランジスタ・スイツチ装置を経て別々の
感知増幅器に接続されてそのセル・ラインにあ
る個々のセルに蓄えられた電荷を選択的に増幅
する、メモリ・セルのラインを有する半導体メ
モリにおいて、スイツチ装置は増幅動作の間セ
ルのそのラインから各感知増幅器を一時切り離
すように構成され、さらにブースト電圧で作動
するように構成されている、ことを特徴とする
前記半導体メモリ。 (30) 1対のビツト・ライン、および前記各ビツ
ト・ラインに接続される複数個のメモリ・セル
と、 第1対のNチヤンネル・トランジスタおよび
第2対のPチヤンネル・トランジスタを含み、
各トランジスタはソース・ドレイン通路および
ゲートを含む交さ結合ラツチ回路であり、各ト
ランジスタはソース・ドレイン通路およびゲー
トを備え、第1対のNチヤンネル・トランジス
タのソース・ドレイン通路は1対の感知結節点
と接地装置との間に接続され、第2対のPチヤ
ンネル・トランジスタのソース・ドレイン通路
は前記感知結節点と電源装置との間に接続され
る、前記交さ結合ラツチ回路と、 第3対のNチヤンネル・トランジスタを含む
前記接地装置であり、前記各トランジスタはソ
ース・ドレイン通路およびゲートを備え、前記
電圧源装置は第2Pチヤンネル・トランジスタ
を含む、前記接地装置と、 前記対の感知結節点を前記対のビツト・ライ
ンに別々に接続する結合装置と、 前記メモリ・セルが前記ビツト・ラインに結
合するように作動されるとき活性サイクルの第
1時間で第3対のトランジスタのうちの1個の
前記ゲートを作動させ、次に前記接地装置が作
動されるとき第2時間で前記第3対のうちの他
の前記ゲートを作動させ、さらに前記作動サイ
クルの前記第1時間の後で、前記第2のPチヤ
ンネル・トランジスタのゲートを作動させる制
御装置と、 を有することを特徴とするメモリ・デバイス用
の感知増幅回路。 (31) 前記第3対のNチヤンネル・トランジスタ
のうちの1個が前記第3対の他よりもはるかに
小さいことを特徴とする第30項記載による感
知増幅回路。 (32) 前記結合装置は1対のNチヤンネル結合ト
ランジスタを含むことを特徴とする第31項記
載による感知増幅回路。 (33) 前記第3対のNチヤンネル・トランジスタ
を含む前記接地装置は接地結節点と電圧源の
Vss端子との間に接続されることを特徴とする
第32項記載による感知増幅回路。 (34) 前記電圧源装置は正電圧源端子に接続され
るPチヤンネル・トランジスタを含むことを特
徴とする第33項記載による感知増幅回路。 (35) 前記制御装置は前記第3対のNチヤンネ
ル・トランジスタおよび前記第3のPチヤンネ
ル・トランジスタのゲートを作動させることを
特徴とする第34項記載による感知増幅回路。 (36) 前記メモリ・セルはワン・トランジスタ・
ダイナミツクMOSリード/ライト・メモリ・
セルであることを特徴とする第35項記載によ
る感知増幅回路。 (37) アドレスに基づきセルを選択する行ライン
を持つとともに行ラインに垂直でかつセルに接
続されるビツト・ラインを持つ半導体メモリ・
アレイ用のCMOS感知増幅回路であつて、 差入力を持つとともに第1および第2電源結
節点を持つCMOS双安定ラツチ回路の各差入
力は前記ビツト・ラインのうちの1つに結合さ
れてそこに現われる電圧を感知する前記双安定
ラツチ回路であり、双安定ラツチ回路は整合さ
れた1対の交さ結合Nチヤンネル・ドライバ・
トランジスタを含み、各ドライバ・トランジス
タは前記第1電源結節点と差入力のうちの1つ
との間に接続されたソース・ドレイン通路を持
ち、また双安定ラツチ回路は1対の交さ結合P
チヤンネル・トランジスタを含み、前記各Pチ
ヤンネル・トランジスタは前記第2電源結節点
と差入力のうちの1つとの間に接続されたソー
ス・ドレイン通路を持つ、前記CMOS双安定
ラツチ回路と、 ゲートを持つとともに、前記第1電源結節点
と電源の基準端子との間に並列に接続されたソ
ース・ドレイン通路を持つ第1および第2Nチ
ヤンネル・トランジスタであり、前記第1トラ
ンジスタは高抵抗でありかつそのゲートが第1
クロツク電圧に接続され、また前記第2トラン
ジスタは低抵抗でありかつそのゲートが第2ク
ロツク電圧に接続されている、前記第1および
第2Nチヤンネル・トランジスタと、 ゲートを持つとともに、前記第2電源結節点
と前記電源の正端子との間に接続されたソー
ス・ドレイン通路を持つ第3Pチヤンネル・ト
ランジスタであり、高抵抗であるとともにその
ゲートが前記第2クロツク電圧の補数に接続さ
れている、前記第3Pチヤンネル・トランジス
タと、 前記第1クロツク電圧を作動サイクルの与え
られた時間に前記第1トランジスタに加え、ま
たその後かかる作動サイクルの後段で、前記第
2クロツク電圧を前記第2トランジスタのゲー
トに加えかつ前記第2クロツク電圧の補数を前
記第3トランジスタに加えるクロツク装置と、
を有することを特徴とする前記CMOS感知増
幅回路。 (38) 前記対の交さ結合Pチヤンネル・トランジ
スタは前記差入力を前記第2電源結節点に別々
に接続するソース・ドレイン通路を備えている
ことを特徴とする第37項記載による感知増幅
回路。 (39) 前記第1および第3クロツク電圧のみを加
えると低速感知動作を作り、また前記第1、第
2および第3クロツク電圧を加えると高速感知
動作を作る、ことを特徴とする第38項記載に
よる感知増幅回路。 (40) 前記セルはワン・トランジスタ・ダイナミ
ツク・メモリ・セルであることを特徴とする第
39項記載による感知増幅回路。 (41) アドレスに基づきセルを選択する行ライン
を含むとともに、行ラインに垂直でかつセルに
接続されるビツト・ラインを含む、メモリ・セ
ルの行および列のアレイを有する半導体メモ
リ・デバイスであつて、 (a) 各感知増幅器が差入力を供給する1対の感
知結節点を持ちかつ正結節点と接地結節点と
を持つ双安定CMOSラツチ回路を含む複数
個の感知増幅器であり、各差入力は前記ビツ
ト・ラインのうちの1つに結合されてそこに
現われる電圧を感知し、前記双安定ラツチ回
路は前記感知結節点を前記接地結節点に別々
に接続するソース・ドレイン通路を持つ1対
のNチヤンネル・トランジスタを含むととも
に、前記感知結節点を前記電源結節点に別々
に接続するソース・ドレイン通路を持つ1対
のPチヤンネル・トランジスタを含む、前記
複数個の感知増幅器と、 (b) ゲートを備えるとともに、前記接地結節点
と電源の接地端子との間に並列に別別に接続
されるソース・ドレイン通路を持つ第1およ
び第2Nチヤンネル・トランジスタであり、
前記第1Nチヤンネル・トランジスタは高抵
抗でありかつそのゲートが第1クロツク電圧
に接続され、前記第2Nチヤンネル・トラン
ジスタは低抵抗でありかつそのゲートが第2
クロツク電圧に接続される、前記第1および
第2Nチヤンネル・トランジスタと、 (c) ゲートを備えるとともに、前記正電源結節
点と前記電源の正電圧端子との間に接続され
るソース・ドレイン通路を持つ第3Pチヤン
ネル・トランジスタであり、高抵抗でありか
つそのゲートが第3クロツク電圧に接続され
る前記第3Pチヤンネル・トランジスタと、 (d) 作動サイクルの与えられた時間に前記第1
クロツク電圧を前記第1トランジスタのゲー
トに加え、その後かかる作動サイクルの後段
で前記第2クロツクおよび前記第3クロツク
電圧を前記第2および第3トランジスタのゲ
ートに加えるクロツク装置と、 を有することを特徴とする前記半導体メモ
リ・デバイス。 (42) 前記第3クロツク電圧は前記第2クロツク
電圧の補数であることを特徴とする第41項記
載によるデバイス。 (43) 前記メモリ・セルはワン・トランジスタ・
ダイナミツク・メモリ・セルであることを特徴
とする第41項記載によるデバイス。 (44) 前記感知結節点を前記ビツト・ラインに
別々に接続する1対の結合トランジスタを含む
ことを特徴とする第41項記載によるデバイ
ス。 (45) 前記第3Pチヤンネル・トランジスタの利得
が前記第2Nチヤンネル・トランジスタの利得
よりも小であることを特徴とする第41項記載
によるデバイス。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to semiconductor devices, and more particularly to sense amplifier circuits for dynamic read/write memory devices. (Conventional technology) Dynamic MOS read/write memory
Devices are White, McAdams and Redwine
U.S. Patent No. 4081701 (16K) issued for
DYNAMIC RAM) or US Patent No. issued to McAlexander, White and Rao.
No. 4239993 (64K Dynamic RAM), both manufactured by Texas Instruments.
The device is generally constructed as shown in a patent assigned to Incorporated Instruments. This kind of memory
As devices are fabricated at higher densities, such as 256K and 1 Mbit and above, the problem of limiting the peak current delivered to the chip becomes complicated. In a 1 megabit DRAM that is refreshed 512 times per period, there are 2048 sense amplifiers that flip simultaneously during the active cycle. Each one of these requires a current to charge the bit line to Vdd, discharge the bit line to Vss, or both, depending on the precharge level. Thus, the voltage source to the chip experiences very large current spikes over short periods of time, and as the access time is increased, the magnitude of the current spike increases. Thus, it has been advisable to carefully size the latch and return transistors to minimize unnecessary current consumption. Nori Kitagawa, which was transferred to Texas Instruments
Kitagawa)
No. 4,050,061 discloses a method for limiting peak current by partitioning the array into blocks and fully activating the sense amplifiers only in the addressed blocks. In this case the other blocks are operated at a lower level and at a slower speed. In dynamic RAM, the sensing operation is latched.
Depends strictly on the transistor. These transistors must operate reliably to within 10%
Threshold voltages Vt and KP must be balanced. (KP means the evaluation value K' regarding channel length (L) and width (W), oxide thickness, mobility, etc. For a given bar, everything is constant except W/L. Therefore, K′ is W/
means L. ) Prior art sense amplifiers using only N-channel transistors
An active pull-up circuit was required to create complete rail-to-rail isolation of the line. CMOS latches provide rail-to-rail isolation without such pull-up circuits. However, the latch becomes unreliable when a P-channel transistor is used in the initial sensing. OBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power efficient sense amplifier for semiconductor memory. This purpose includes a memory cell addressing line; a sense amplifier for sensing the voltage on at least one of said lines; first and second resistive paths connected in parallel to said sense amplifier; and a power return circuit;
The resistance of the resistive path is less than the resistance of the second resistive path, the second resistive path being selected when the line is being refreshed, and at least the first resistive path being selected when the line is being addressed. This is achieved by a sense amplifier of a semiconductor memory device, characterized in that it is selected. (Embodiment) According to one embodiment of the present invention, the dynamic
A CMOS sense amplifier circuit for read/write memory uses cross-coupled N-channel transistors and cross-coupled P-channel transistors returned to a voltage source, with P-channel transistors selectively activated by a sense clock. and ground through two other sets of N-channel transistors. The return transistor is operated in either fast sensing or slow sensing depending on the address input. Selected columns are sensed at maximum speed, and unselected columns that are only being refreshed are sensed at a slower rate. The large return transistor is switched into a dedicated fast sensing circuit, while other smaller transistors perform the slow sensing function with a high resistance return to the voltage source such that the peak or instantaneous current is lower. In another embodiment, the differential inputs of the sense amplifier are held on when the word and dummy lines go high, and then turned off while the sense amplifier is activated by the sense clock. Connected to the bit line via a coupling transistor. The coupling transistor is then turned on in the selected column before being turned on in the unselected column. With these characteristics,
The current required to charge and discharge the bit line is thus spread out and the peak current is reduced. According to another feature, an N-channel transistor is used for initial sensing, and then both N-channel and P-channel transistors are used in an amplification order to restore the one level. This results in better balance and allows the use of smaller N and P channel latch transistors.
Area is saved, power is saved, and speed is increased. The novel features of the invention are pointed out in the claims. However, the invention itself, as well as other features and advantages thereof, may be best understood from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Referring to FIG. 1, a sense amplifier circuit for a dynamic RAM array is shown in accordance with one embodiment of the present invention. The sense amplifier in this example consists of a pair of N-channel driver transistors N1 and N2.
and a pair of P-channel pull-up transistors P1 and P2. The N-channel transistors are connected to ground through a pair of N-channel transistors N3 and N4 with sense clocks S1 and S2 on their respective gates, and the P-channel transistors are the complement of sense clocks S1 and S2 on their respective gates. A pair of P channels with 1 and 2
Coupled to Vdd via transistors P3 and P4. Sensing nodes 1 and 2 at the drains of the N-channel transistors are coupled to bit lines B1 and 2B. Bit lines B1 and B2 contain a number of one bit lines.
Each is coupled to a transistor memory cell, each memory cell having a storage capacitor Cs and an N-channel access transistor Ns. One cell is selected by the word line Xw voltage. The dummy cells on each line include a dummy capacitor Cd and an access transistor Nd. The dummy row line opposite the selected word line is
Operated by Xdum voltage. The sequence of operation of the elements of the sense amplifier of FIG. 1 is shown, by way of example, in the timing diagram of FIG. 2. The selected Xw and Xdum voltages are at time t1
0 to Vdd level, turning on one transistor Ns and one transistor Nd on opposite sides of the sense amplifier. This causes bit lines B1 and B2 to share charge by the storage capacitor Cs on one side and the dummy capacitor Cd on the other side. The precharge level and size of these capacitors are such that the voltage appearing on the bit line with Cs connected to it will be higher or lower than the voltage on the dummy side depending on the storage of a 1 or 0.
The bit line and sensing node are thus separated at a voltage just after t1. This voltage difference is
and 2 (transistors N1, N2, P1, P2
The capacitance (including the gate of ) is temporarily maintained. The circuit of FIG. 1 may be operated using either N-channel sensing or P-channel sensing. Assuming an N-channel type is used, at time t2, sense clock S1 goes to Vdd and 1 falls, turning on transistors N3 and P3, leaving the cross-coupled flip-flop circuit in high impedance. • Start the operation at level, i.e. at low gain. One of the nodes 1 and 2 decays slowly towards 0, and the other towards Vdd. Little current is consumed at this point because of the high series resistance of transistors N3 and P3. One of the larger transistors N4 or P4 must be turned on to bring bit lines B1 and B2 to full Vdd and 0 levels with fast sensing. To this end, following the example of N-channel sensing, voltage S2 becomes Vdd at time t3 if this is the selected column. The 0-way bit line B1 or B2 is rapidly discharged to ground through an N-channel transistor N1 or N2 and a large transistor N4. The unidirectional bit line is rapidly charged from the Vdd source through P-channel transistor P1 or P2 and transistor P3. That is, in this example of N-channel sensing, the large transistor P4 is not used, whereas in the case of P-channel sensing, transistor P4 is activated by 2 at t3, but transistor N4 is not used. The time required to achieve complete rail-to-rail isolation of the bit lines without introducing the large high gain transistor N4 (or P4), shown as time t4 in Figure 2, is determined by the dynamic
Too long to get reasonably fast access times in RAM. Thus, in large DRAMs where the number of cells in a row called for refresh is greater than the number called for data I/O,
The sense amplifier can have an S2 (or 2) voltage selectively applied. When S2 is applied, the 0 side quickly drops to 0 at t3 as seen in FIG. 2, and the data bit is sensed for read operations much faster than at t4 in this situation. Bit lines B1 and B2 are connected to data I/O by column select transistors, not shown.
coupled to the circuit. In the selected column, the bit
Since the line is driven far apart at time t3,
The data bits are coupled to a data output circuit for output from the chip. Other columns not selected by fast sensing are simply refreshed and
Therefore, the time delay until t4 is not disadvantageous since there is sufficient time until the end of the active read cycle. Vdd isolated for contribution by sense amplifier
And the current flowing into and out of the chip on the Vss line is also
As shown in the figure. There is no current in the sense amplifier until t2, and this current pulse at t2 is small because the series resistance is large. At t3, there is a current pulse as the selected line is rapidly charged and discharged, but the current in the unselected bit line is spread out over a longer period of time, so the peak current is smaller. Of course, there will likely be other current peaks (not shown) when RAS drops, when CAS drops, and when RAS goes high (precharge begins). Referring now to FIG. 3, a block diagram of an exemplary semiconductor dynamic read/write memory chip is shown that may utilize a sense amplifier circuit constructed in accordance with another embodiment of the present invention. . This device is a so-called 1 megabit device with 220 or 1048576 memory cells in an array of rows and columns. The array consists of four identical blocks 10a, 10b, 10
The block is divided into blocks c and 10d, and each block contains 262144 cells. Within each block there are 512 row lines, and every row line is connected to one of the row decoders 11a or 11b. Each row decoder 11a or 11b is
Receives nine bits of a 10-bit row address from address input pin 12 through row address latch 13 and line 14. The row decoder produces the row select voltage as described above. A 10-bit column address is also applied to input pin 12 in a time multiplexed manner and this column address is coupled to buffer 15. Eight data I/O lines 16 are located in the center of the array;
One of these eight is the selector 17 of 1 out of 8.
selected for data input or data output by One I/O line from this selector 17 is connected to a data input pin 18 and a data output pin 19 via a buffer. Selector 17 receives three bits of a column address on line 20 from column address buffer 15.
Two of the eight lines 16 are connected to each block 10a, 10b, 1 by an I/O line 21, respectively.
Connected to 0c and 10d. Column selection of 2 of 16 uses 3 bits of column address on line 23 from buffer 15 to select 16 for each block.
This is performed using intermediate output buffers 22. 1 out of 16
Column selection for each block 10a is performed using the 4 bits of the column address on line 25 from buffer 15.
- Each of the 16 intermediate output buffers 24 located at
It will be held in 16 groups. Each one of the 512 sense amplifiers 26 (as in FIG. 1) in each block is connected to one of the columns in the array (each example is one half of two column lines or "bit lines"). ). Each buffer 24 is coupled to one of two columns. This selection is based on one bit of the row address from buffer 13 on line 27. The memory device receives the row address strobe RAS on input pin 28 and also receives the row address strobe RAS on input pin 2.
9 receives the column address strobe CAS .
Selection of read or write operation is made using input pin 30.
This is done by R/control. Clock occurs/
Control circuit 31 makes all internal clocks and controls as necessary. For a single bit read (or write), RAS and CAS fall to 0 in the sequence shown in Figure 3a, resulting in a one bit data read (or write). Each block of the array is
4,081,701. From FIG. 4, I/O lines 16, intermediate output buffers 22 and 24, and sense amplifier 26 are shown in detail for one portion of blocks 10a-10d. In a given block, there are 16 intermediate output buffers 22, in this figure 22-
1...It is represented by 22-16. Batsuhua 2
2-1 to 22-8 are a group of eight buffers that are combined with one of the lines 16 of this block, and buffers 22-9 to 22-16 are combined with one of the lines 16 of this block by the line 21. Another group of eight buffers is connected to one of the buffers. In each of the 16 buffers 22-1...21-16, there is a set of 16 buffers 24.
Here these sets are represented by 24-1 to 24-16 (16 in each set). Each group of 16 buffers 24 is equipped with a group of 32 sense amplifiers 26, and each sense amplifier 26 is connected to two of the bit lines 33 (one column is the bit line in FIG. - equal to the 2-bit line corresponding to lines B1 and B2). bit line 3
3 intersects with the memory cell array.
There are 512 row lines 34. Dummy row line 3
2 also intersects with bit line 33, as will be described later. 2
One of the dummy lines of the book is assigned to the row decoder 11 using one bit of the 9-bit row address 14.
a, 11b. The 10th bit of the row address from buffer 13 is applied by line 27 to a multiplex circuit for sense amplifiers 26 and to the first level by line 37 in each pair of two sense amplifiers. The one connected to the intermediate buffer 24 is selected. This block has 16 pairs of data/data bar lines and 38
and 39, each pair being connected on one side to the selected buffer 24 by line 40 and to the selected buffer 22 on the other side by line 41. It is noted that the I/O varies from dual rails on lines 38 and 39 to a single rail on data I/O line 16 for write operations. From FIG. 5, a portion of the circuit of FIG. 4 is shown in detail. A sense amplifier 26 is shown combined with a set of 16 buffers 24-1.
There are actually 32 sense amplifiers 26 in this set. This set of 16 buffers 24-1 is represented in this figure by 24-1-1 through 24-1-16. Each sense amplifier 26 is
It has two bit lines 33 emanating from it in a so-called folded bit line structure. Thus,
All word lines 34 and both dummy rows 3
2 are on the same side of the sense amplifier. The row lines 34 intersect the bit lines, and the memory cells are just as in FIG. 1, but at the intersection of the folded row or word line and the bit line. Multiplexer 42 for each pair of sense amplifiers 26
Based on the address bits on line 27,
Each buffer 24-1- by line 37
Select the one connected to 1, 24-1-2, etc. 16 battles 24-1-1 to 24-1-
Only one of up to 16 is selected at any one time based on the four row address bits on line 25, so only one is selected by line 40 for data entering or exiting lines 38, 39. It will operate to combine read or write bits. Buffer 22-1 in FIG.
may be selected or not selected by a selection of 2 out of 16 provided by the 3 bits of . 6, one of the sense amplifiers 26 made in accordance with the present invention is shown in detail. This diagram also shows the two bit lines 3 for this sense amplifier.
3 and four of the 512 row lines 34 perpendicular to these bit lines are also shown. The sense amplifier consists of an N-channel driver transistor N1
and N2 and P-channel pull-up transistors P1 and P2 as shown in Figure 1.
Use cross-coupled flip-flops. Sensing nodes 1 and 2 are connected to bit line 33. The ground node Ng of this flip-flop has a sensing clock S1 on each gate.
and two N-channel transistors N3 and N4 with S2 connected to ground. Transistor N3, which has S1 on its gate, is much smaller than the other transistor N4, and clock S1 occurs first, so that initial sensing is in a low gain state. On the Vdd side, node Nh is coupled to the power supply via P-channel transistors P3 and P4 with detection clocks 1 and 2 on their respective gates. (The circuit is shown in FIG. 1 as being able to use N-channel or P-channel sensing. In the actual circuit, either transistor N4 or transistor P4 is selected and clock S2 or (It will be omitted.)
Sensing clocks 1 and 2 are S1 and S2
, so that P-channel transistors P3 and P4 begin to operate only when clocks S1 and S2 are activated. 2 interval sensing operation,
First in S1 (at low current levels) and then in S2 (or 2). transistors N3 and N4,
and P3 and P4 can be unique to each sense amplifier, or alternatively shared by all of the other sense amplifiers 26 in the two blocks 10a and 10b, ie, 1024 sense amplifiers.
Nodes Ng and Nh are precharged to approximately 1/2 Vdd by transistor 83 when E is high. Bit line 33 is precharged and equalized through three transistors 84 having an equalized clock voltage E on their respective gates. Two of these transistors are reference voltage
It has a source connected to Vref. Since this reference voltage value is approximately 1/2 Vdd, little or no net charge is required from the chip power supply Vdd to precharge all of the bit lines. That is, since one line 33 of each sense amplifier is high and the other line is low, one charges the other and Vref does not need to supply much of any difference that may occur. Clock E
is issued to the control circuit 31 after the active cycle is completed when RAS goes high. Each memory cycle in FIG. 6 consists of a capacitor Cs and an access transistor Ns exactly as in FIG. has been done. Since only one row line 34 of the 512 in the block is turned on at any one time, only one memory cell capacitor Cs is connected to the bit line 33 of a given sense amplifier 26. Connected. Bit Line Capacitance vs. Storage Capacitor
To reduce the ratio of the values of Cs, multiple bit line segments 87 are used for each associated bit line 33. These segments 87
is coupled to bit line 33 at a given time by one of transistors 88.
For example, each segment 87 has 32
In the embodiment disclosed herein, there must be 16 of these segments 87 for each sense amplifier (16×
32=512). Half of the segments are connected to bit lines and the other half to other bit lines. Row decoder 11a or 11b selects one row line 34 out of 512 based on a bit of the same nine address bits from line 14, and at the same time the segment select voltage is applied.
An appropriate one of the 16 lines 89 is selected by SS. In dummy row 32, a pair of dummy cells are provided in dummy row 32, a pair of dummy cells are provided for each associated bit line 33, and these dummy cells are connected to dummy capacitor Cd and access line 33.
As described above, it is composed of the transistor Nd. When the selected storage cell is on the left-hand bit line 33, the right-hand dummy
Cells are selected in the row decoders 11a, 11b by one of the decoder output lines 92, and vice versa, in the usual manner. One bit of the row address is used in the row decoder to select one or the other of these lines 92 of the dummy cell row 32. From FIG. 7, the operating order of the memory device is illustrated for a single bit read operation. The active cycle begins with the RAS voltage dropping from +5 to 0. Since this example is a read cycle, the R/ W input voltage is +5 at this point.
The time before this is the precharge cycle, during which the equalization voltage E is high, so all bit lines 33 and nodes Ng and Nh are approximately 1/2
It is precharged to the Vref voltage, which is thought to be Vdd or +2.5. Since the segment select signal SS appearing on all lines 89 is high, all of the segments 87 are also precharged to the Verf voltage.
The drop in RAS causes the equalization voltage E to drop, isolating the pair of bit lines 33 from each other and from Vref. Next, the segment selection signal SS drops,
All of segment 87 is isolated from bit line 33. As soon as the time for the row decoders 11a, 11b to respond to the row address is reached, time t1
, the Xw and Xdum voltages are 1 out of 512 selected
row line 34 and 1 dummy in the selected 2
It begins to rise by line 92. same time t1
Then, one of the lines 89 has a segment selection signal SS.
is generated. These address voltages Xw,
Xdum and SS are generated rather slowly,
Later, SS and Xw are boosted above Vdd for a short time after reaching the Vdd level, and access
Eliminates the Vt drop across transistors Ns and 88. The dummy voltage drops during initial sensing as the dummy cells complete their function, and the dummy capacitors are decoupled from the bit lines so they can be precharged. At time t2, sense amplifier 26 is first activated by the S1 voltage going high (low level);
High impedance N-channel transistor N
3 and turns on high impedance P-channel transistor P3. This begins to separate the bit lines 33 further than the separation due to the differential voltages of the storage cells and dummy cells. At this point, the current flowing to ground from the power supply Vdd or through transistors N1, N2, P1 and P2 is minimal. For the selected sense amplifier, sense voltage 2 is generated at t3 (or S
2 falls), large transistor N4 (or P4) begins to conduct, bringing the bit line to rail-to-rail conditions more quickly. One bit line 33 will be high and the other will be zero.
The sense amplifier selection voltage SAS1 or SAS2 (selected by address bit 27) is
When turned on, one of the sense amplifiers is connected to buffer 24 via line 37 in FIG. 5 using multiplexer 42. Just before this, the Y select output from the column decoder is valid so the selected data bit is valid on line 16, and shortly thereafter the data bit is valid on output pin 19. The selection of which sense amplifier is activated to produce high current sensing is based on address bits. In the embodiments shown in FIGS. 3 to 7,
There are 2048 sense amplifiers, half of which (including the selected column) receive the sense clock (i.e. 2), and the other half do not. One way to accomplish this is by using address bits appearing on line 27, similar to the method used in multiplexer 42 to select which sense amplifier 26 connects to the I/O circuit. As seen in FIG. 6, all of the sense amplifiers selected by SASO have a sense clock voltage S2 applied by line 95, and those selected by SAS1 receive a sense clock voltage from line 96. A pair of logic gates 97, which receive address bits 27 and its complement, and sense clock voltage S2, apply the appropriate voltages to transistor N4 (or P4). Thus, the current pulse that charges and discharges all 2048 pairs of bit lines is spread over twice the time, reducing the peak current. Referring to FIG. 8, a sense amplifier circuit for a dynamic RAM array is shown in accordance with another embodiment of the present invention. The sense amplifier uses a CMOS cross-coupled flip-flop circuit comprising a pair of N-channel driver transistors N1 and N2 and a pair of P-channel pull-up transistors P1 and P2. The N-channel transistor is coupled to ground through an N-channel transistor N3 that has a sense clock S on its gate, and the P-channel transistor is coupled to Vdd through a P-channel transistor P3 that has a sense clock S on its gate that is the complement of the sense clock S. ing. Sensing nodes 1 and 2 at the drains of the N-channel transistors are connected to the bit line B1 via a transfer transistor according to the invention.
and bound to B2. Transistor T1
and T2 has a clock T on its gate that clocks the sensing node during the high current portion of the sensing operation.
Decoupling from the line serves to spread the current draw of the power supply, ie, reduce peak current. Bit lines B1 and B2 are each coupled to a number of one-transistor memory cells, each memory cell connected to a storage capacitor Cs.
and an N-channel access transistor Ns. One cell is selected by the word line Xw voltage. dummy capacitor
There is a dummy cell in each line containing Cd and an access transistor Nd. Selected word
The dummy on the row line opposite the line is activated by the Xdum voltage. The operating sequence of the elements of the sense amplifier of FIG. 8 is shown in the timing diagram of FIG. Selected Xw
The and Xdum voltages go from 0 to the Vdd level at time t1, turning off one transistor NS and one transistor Nd on opposite sides of the sense amplifier. This causes bit line B1
and B2 are charge-shared by a storage capacitor Cs on one side and a dummy capacitor Cd on the other side. The precharge level and size of these capacitors are such that the voltage on the bit line due to Cs connected to it is higher or lower than the voltage on the dummy side depending on whether a 1 or a 0 is stored. . The bit line and sensing node are thus separated in voltage immediately after t1.
At time t2, the T voltage drops from Vdd to 0,
Bit lines B1 and B2 are decoupled from sensing nodes 1 and 2. However, the voltage difference between nodes 1 and 2 (transistors N1, N2, P1,
(including the gate of P2). At time t3, the sensing clock S goes to Vdd;
S falls, turning on transistors N3 and P3 and activating the cross-coupled flip-flop circuit. One of nodes 1 and 2 quickly drops to 0, while the other goes to Vdd. The reason that the current consumption at this point is small (current spike #1 in FIG. 9) is because the capacitance to be charged and discharged is small. The capacitance of nodes 1 and 2 is much smaller than that of bit lines B1 and B2. Transistors T1 and T2 are connected to the bit line B so that the selected capacitor Cs is restored to a full logic level.
1 and B2 must be turned back on to bring them to full Vdd and zero levels. To this end, according to this embodiment of the invention, the voltage T returns to Vdd at time t4 or t5, depending on whether it is the selected column or not. When T goes high at t4 or t5, the 0-way bit line B1 or B2 becomes an N-channel transistor N.
1 or N2, rapidly discharges to the ground, and 1
The direction bit line is charged from the Vdd supply through P-channel transistor P1 or P2 (current spike #2 at t4 in Figure 9).
, corresponds to #3 at t5). This charging and discharging causes voltage bumps at sensing nodes 1 and 2;
These bumps quickly subside before the data passes to the I/O circuits. Bit lines B1 and B2 are connected to data I/O by column select transistors, not shown.
coupled to the circuit. In the selected column, the bit
Since the line is rail-to-rail driven at time t4, data bits are coupled from the bit line to the data I/O circuitry for output from the chip. Other columns not selected by the column decoder are only refreshed, so
The time delay until t5 is not disadvantageous since there is sufficient time for the active read cycle to finish. Again, the voltage bump induced in response to current spike #3 decays in sufficient time until the word line is turned off, thus restoring data to the unselected cell. . isolated against the contribution by the sense amplifier,
The current flowing into and out of the chip on the Vdd and Vss lines is shown in FIG. The sense amplifier has t
There is no current until t3 and this current pulse #1 is small at t3 because sensing nodes 1 and 2 are small. At t4 and t5, there are current pulses #2 and #3 as the bit line is charged and discharged, but the current is spread out over a long time, so
The peak current is smaller. Of course, when descends, when descends, and
When RAS goes high (precharging begins),
Other current peaks (not shown) are likely present. 10, one of the sense amplifiers 26 in the devices of FIGS. 3-5 made in accordance with the FIG. 8 embodiment of the present invention is shown in detail. This diagram shows the two bit lines 3 for this sense amplifier.
3 and four of the 512 row lines 34 perpendicular to these bit lines are also shown. The sense amplifier consists of an N-channel driver transistor N1
and N2, and a CMOS cross-coupled flip-flop as shown in FIG. 8 with P-channel pull-up transistors P1 and P2. Sensing nodes 1 and 2 are connected to bit line 33 via the source-drain paths of isolation transistors T1 and T2.
Node 78 on the ground side of this flip-flop
is 2 with sensing clocks S1 and S on the gates.
N-channel transistor N3 to ground. Transistor N with S1 at the gate
3 is much smaller than the other transistor N3, and since clock S1 occurs first, the first sensing is at a lower gain state and is performed by N-channel transistors N1 and N2.
Node 81 on the Vdd side is coupled to the power supply via a P-channel transistor P3 with a sense clock on its gate. Since the sense clock is the complement of S, P-channel transistor P3 begins to operate only after clock S is activated.
There are two interval sensing operations, first S1 (at low current levels), then S and. Transistor N3
and P3 are two blocks 10a and 10
All of the other sense amplifiers 26 in b, i.e.
Shared by 1024 sense amplifiers. Node 78 connects transistor 8 when E is high.
3, it is precharged to about 1/2Vdd. Bit line 33 is precharged and equalized by three transistors 84 with equalizing clock voltage E on their gates. These transistors 8
The two sources of 4 are each connected to the reference voltage Vref. The value of this reference voltage is approximately 1/2Vdd
, so little or no net charge is required from the chip power supply Vdd to precharge all of the bit lines. That is, one line 33 for each sense amplifier is high and the others are low, so one charges the other and Verf only supplies any difference that may occur.
When RAS goes high, clock E is generated in control circuit 31 after the active cycle is completed. Each memory cell in Figure 10 has a capacitor Cs and an access transistor exactly as in Figure 8.
Ns, all gates of the 512 access transistors Ns in one row are connected to row line 34. Because only one row line 34 of the 512 in the block is turned on at any one time, the bit line 33 for sense amplifier 26 is provided with only one memory cell capacitor, Cs. It is connected to the. Multiple bit line segments 87 are used for each pair of bit lines 33 to reduce the ratio of bit line capacitance to the value of storage capacitance Cs. One of these segments 87 is coupled to bit line 33 at a given time by one of transistors 88. For example, each segment 87 may have 32 cells connected to it, so in the embodiment disclosed herein there must be 16 of these segments 87 for each sense amplifier (16× 32=512). Half of the segments are connected to one bit line and half to the other bit line. Row decoder 11a or 11b
selects the appropriate one of the 16 lines 89 by the segment select voltage SS, and at the same time the decoder selects the appropriate one of the 16 lines 89 based on some of the same 9 address bits from line 14. 1 row line 34 is selected. In the dummy row 32, each pair of bit lines 33
A pair of dummy cells are provided for the
Cd and an access transistor Nd. When the selected storage cell is on the left hand bit line 33, the right hand dummy cell is output to the row decoder 11a, by one of the decoder output lines 92.
11b in the usual manner, but vice versa. One bit of the row address is used in the row decoder to select one or the other of these lines 92 of the dummy cell row 32. Referring to FIG. 11, the operating order of the memory device is illustrated for a single bit read operation. The active cycle begins when the voltage drops from +5 to 0. Since this example is a read cycle, the R/input voltage is +5 at this point. The time before this is the precharge cycle, during which equalization voltage E is high, so bit line 33 and node 78 are all at the Verf voltage, which appears to be about 1/2Vdd or +2.5V. Pre-charged. Since the segment select signal SS appearing on all lines 89 is high, all of the segments 87 are also precharged to the Verf voltage. The drop in the bit line 33 causes the equalization voltage E to drop.
isolate the pairs from each other and from Verf. Next, the segment selection signal SS falls and the segment 87
from bit line 33. At time t1, Xw and
Xdum voltage is selected row line 3 of 1 out of 512
4 and the selected 1 of 2 dummy line 92 begins to rise. At the same time t1, line 8
9, the segment selection signal SS is raised.
These address voltages Xw, Xdum and SS are raised rather slowly, and later, some time after reaching the Vdd level, SS and
The access transistor is boosted over
Eliminate Vt drop across Ns and 88. The Xdum voltage drops as the dummy cell function is completed during the first sensing and the dummy capacitor is decoupled from the bit line so that it is precharged. Until time t2, sense amplifier 26 is
First, the S1 voltage is activated by going high, turning on the high impedance N-channel transistor N3. This begins to isolate the bit lines 33 more than the isolation caused by the differential voltages of the storage and dummy cells. However, from the power supply Vdd, transistors N1, N2, P
The T voltage drops at t2 before any significant current flows on bit line 3 and P2.
3 from sensing nodes 1 and 2. After the T voltage drops, the sensing voltage S is increased at t3, so that the large transistor N3 begins to conduct. As P-channel load transistor P3 begins to conduct, P-channel load transistor P3 begins to conduct. At this point current spike #2 in Figure 9 occurs (note that the circuit is also made so that T falls before S1 goes high). After S rises and falls, the T voltage is raised to Vdd at time t4 or t5 as described above. After isolation transistors T1 and T2 are turned back on, the bit lines are brought into a rail-to-rail condition. One bit line 33 is high, the other is zero. The sense amplifier selection voltage is SAS1 or SAS2 (selected by address bit 27).
When turned on, one of the sense amplifiers is connected to the multiplexer 42.
Buffer 2 via line 37 in FIG.
Connect to 4. As soon as this is done, the Y select output from the column decoder becomes valid, so the selected data bit becomes valid on line 16, and shortly thereafter the data bit becomes valid on output pin 19. The selection of the time t4 or t5 at which the T voltage is increased is based on the address bits. In the embodiment of Figures 3-5, there are 2048 sense amplifiers, half of which (including the selected column) receive a rising T voltage at t4 and the other half at t5. can. One way to achieve this is line 27
using the address bits of I/
The same method was used for multiplexer 42 to select which sense amplifier 26 connects to the O circuit. 10th
As can be seen, all of the sense amplifiers selected by SAS0 have a T voltage applied by line 95, and the sense amplifiers selected by SAS1 receive a T voltage from line 96. A pair of logic gates 97 receiving address bit 27 and its complement and two T voltages (ending at t4 or t5) apply the appropriate voltages to transistors T1 and T2. Thus, 2048 pairs of bits
The current pulses that charge and discharge all of the lines are spread out over twice the time, reducing peak current. The T voltage is boosted (by circuitry not shown) above Vdd to provide a complete unidirectional cell.
Ensures Vdd level is written. Referring to FIG. 12, a sense amplifier for a dynamic RAM array is shown in accordance with another embodiment of the present invention. As previously mentioned, the sense amplifier consists of a pair of N-channel driver transistors N1 and N
2, and a pair of P-channel pull-up transistors P1 and P2. N
The channel transistors consist of a pair of N-channel transistors with sensing clocks S1 and S2 on their gates.
Ground node Ng via transistors N3 and N4
The P-channel transistor is coupled from node Nh to Vdd through a P-channel transistor P3 which has S2 at its gate, which is the complement of the sense clock S2. Sensing nodes 1 and 2 at the drains of the N-channel transistors are connected to bit lines B1 and B.
It is connected to 2. According to this embodiment of the invention, N-channel transistors N1 and N2 are used for initial sensing by activating S1, while P-channel transistors P1 and P2 have no sensing function and are unidirectional. It just pulls up the bit line. Bit lines B1 and B2 are each coupled to a number of one transistor memory cells, each memory cell having a storage capacitor Cs and an N-channel access transistor Ns. One cell is selected by the word line Xw voltage. Dummy capacitor Cd and access transistor Nd
There are cells on each line. The dummy row line opposite the selected word line is activated by the Xdum voltage. The operating order of the elements of the sense amplifier in FIG.
This is shown in the timing diagram of FIG. During precharge cycles prior to t1, bit lines B1 and B
2, together with nodes Ng and Nh, are precharged to 1/2Vdd via transistors not shown.
The selected Xw and Xdum voltages rise from 0 to the Vdd level at time t1, turning on one of the cell transistors Ns and one dummy transistor Nd on the opposite side of the sense amplifier. This causes bit lines B1 and B2 to
shares charge with a storage capacitor Cs on one side and a dummy capacitor Cd on the other side. The precharge level and size of these capacitors are
Bit line with Cs connected to bit line.
The composite voltage appearing on the line is higher or lower than the composite voltage on the dummy side, depending on whether 1's or 0's are stored. Thus the bit line and the sensing node are t
The voltage separates just after 1. This voltage difference is applied to the node (bit line and transistors N1, N
2, P1, and P2). At time t2, sense clock S1 begins ramping towards Vdd, turning on transistor N3 and initiating operation of the cross-coupled flip-flop circuit. One of nodes 1 and 2 is attenuated toward 0, and the other is not attenuated. The size of transistor N3 is such that when reading the 0 stored in capacitor Cs on the bit line B1 side, transistor N2 is
It is chosen to be sufficiently gradual so as not to turn on transistor N1 when reading a 1 (even in the case of unbalanced conduction). It is important that N-channel transistors N1 and N2 perform the initial sensing. This is advantageous because N-channel transistors have a relatively higher conductivity than P-channel transistors, and are therefore smaller in size for a given amplification of the bit line signal, making it easier to use on-chip transistors. This is because area is saved. When S2 goes high at time t3, the 0-way bit line B1 or B2 connects to N-channel transistor N1 or N2 and transistor N4.
Because 2 quickly discharges to ground via , and 2 falls after the gate delay, the 1-way bit line is at the same time as 0-way node 1 or 2 goes low enough to turn on the P-channel transistor. It is charged from the Vdd supply through P-channel transistor P1 or P2 and transistor P3. Although the 2 clock may occur simultaneously with S2 without a slight delay, it is desirable for N4 to turn on before P3 to reduce peak current. If the N-channel transistors N1 and N2 and the P-channel transistors P1 and P2 have the same absolute value for their threshold voltages, and the node Ng is already less than Vdd/2, the latching behavior will be It begins to accelerate, and one side is recovered by the P-channel transistors P1 and P2. In this method, the size of transistor N4 is selected for latch speed, and transistor P3 is only large enough to restore the Vdd level in one direction to Vdd;
Power is thereby saved. For example, for a given channel length, the gain of transistor N4 is greater than the gain of transistor P3. The gain of transistor P3 is greater than the gain of transistor N3. The circuit of FIG. 12 has several advantages. Signal latching is faster due to the higher mobility in N-channel devices, and the sense transistor can also be made smaller, saving area on the chip. Additionally, the P-channel pull-up transistor can be smaller because the N-channel device completes its latch function before turning on the P-channel device. The small size of both the N-channel and P-channel transistors has the added benefit of lower current consumption. Bit lines B1 and B2 are connected to data I/O by column select transistors, not shown.
coupled to the circuit. For the selected column, the bit line is driven rail-to-rail at time t3 so that the data bit is coupled to the data I/O circuit for output from the chip. The currents flowing into and out of the chip in the Vdd and Vss lines are dense, isolated from those contributing to the sense amplifier.
This is important for DRAM. Before t2 there is no current in the sense amplifier, and some current starting at t2 flows to Vss as the zero side begins to discharge, but the resistance of transistor N1 is large. At t3, the current pulse becomes larger as the 0 side bit line is further discharged, then the Vdd pulse appears as the 1 side is charged, but the total current is spread over a longer time, so the peak current is become smaller. Of course, there will be other current peaks when falls, when falls, and when goes high (precharging begins). From FIG. 14, sense amplifier 26 of the device of FIGS. 3-5 is constructed using the features of FIG. 12 for N-channel sensing according to the embodiment of FIG.
One of them is shown in detail. Also shown in this figure are the two bit lines 33 for the sense amplifier and four of the 512 row lines 34 perpendicular to these bit lines. The sense amplifier is
12 with N-channel driver transistors N1 and N2 and P-channel pull-up transistors P1 and P2.
It uses CMOS cross-coupled flip-flops. Sensing nodes 1 and 2 are connected to bit line 33 via the source-drain paths of isolation transistors T1 and T2. This flip
The ground-side node Ng of the flop is connected to ground via two N-channel transistors N3 and N4, which have sensing clocks S1 and S2 on their gates. Since transistor N3 with S1 on its gate is much smaller than the other transistor N4, and since clock S1 occurs first, the first N-channel sensing is in a low gain state and is performed by N-channel transistors N1 and N2. The node Nh on the Vdd side is coupled to the power supply via a P-channel transistor P3 having a sense clock 2 at its gate. Since sense clock 2 is the complement of S2, P-channel transistor P3 begins to operate only after clock S2 is activated. Transistor sizing is as described above. There are two interval sensing operations, first S1 (relatively low current level), then S2 and 2. Transistors N3 and N4 and transistor P3 are shared by all of the other sense amplifiers 26 in the two blocks 10a and 10b, ie, 1024 sense amplifiers. Nodes Ng and Nh are E
When is high, approximately 1/
Precharged to 2Vdd. Bit line 33 is precharged and connected to three transistors 8 with equalizing clock voltage E on their gates.
It is equalized through 4. These transistors 84
Two of them have their respective sources connected to the reference voltage Vref
It is connected to the. The value of this reference voltage is approximately 1/2
Vdd, so little or no net charge is required from the chip power supply Vdd to precharge all the bit lines. That is, one of the lines 33 for each sense amplifier appears to be high and the other low, so one charges the other and
Vref only supplies any difference that may occur. When clock E goes high, control circuit 31 is activated after the active cycle ends.
occurs in Each memory cell in FIG. 6 is constructed by a capacitor Cs and an access transistor Ns exactly as in FIG. It is connected to the. in the block
Since only one row line 34 of the 512 is turned on at any one time, only one memory line 34 is turned on at any one time.
Cell capacitor Cs is given sense amplifier 2
6 bit line 33. Row decoder 11a or 11b is segment selection voltage
SS selects the appropriate one of the 16 lines 89 and at the same time the decoder selects the appropriate one of the 16 lines 89 based on some of the same 9 address bits from line 14.
1 row line 34 out of 512 is selected. In dummy row 32, a pair of dummy cells is provided for each pair of bit lines 33. One bit of the row address is used by the row decoder to select one or the other of these lines 92 of the dummy cell row 32. From FIG. 15, the operating order of the memory device is illustrated for a single bit read operation. As mentioned above, when the voltage drops to zero, the activation cycle begins. Since this example is a read cycle, the R/input voltage is +5V at this point. The time before this is the precharge cycle;
During that time, the equalization voltage E is high, so the bit
All of line 33 and nodes Ng and Nh are approximately 1/
It is precharged to the Verf voltage, which is thought to be 2Vdd, or +2.5V. Since the segment select signal SS appearing on all lines 89 is high, all of the segments 87 are also precharged to the Verf voltage.
The drop in RAS causes the equalization voltage E to drop, isolating the pair of bit lines 33 from each other and from Verf. The next time segment select signal SS falls, all of segment 87 will be on bit line 3.
Isolated from 3. While the row decoders 11a, 11b have time to respond to the row address, at time t1 the Xw and Xdum voltages are on the selected 1 of 512 row line 34 and the selected 1 of 2 dummy line 92. The segment selection signal begins to rise and appears on one of the lines 89 at the same time t.
SS will be increased. These address voltages Xw are
Xdum and SS are raised rather slowly,
Later, some time after reaching the Vdd level, SS
and Xw are boosted above Vdd to eliminate the Vt drop across access transistor Ns and 88. The function of the dummy cell is completed during the first sensing and the dummy capacitor is decoupled from the bit line so that it is precharged.
Xdum voltage drops. At time t1, sense amplifier 26 is first activated (at a low level) by the S1 voltage going high, turning on N-channel transistor N3. This begins to separate the bit lines 33 beyond the separation caused by the differential voltages of the storage cells and dummy cells. However, through transistor N1 or N2, the power supply Vss
Before a large current flows through, the T voltage drops,
Bit line 33 is isolated from sensing nodes 1 and 2. After the T voltage drops, the sensing voltage S2
is increased at t3, so the large transistor N4
begins to conduct. 2 also falls, so the P-channel pull-up transistor P3 begins to conduct. After S2 rises and 2 falls, the T voltage is raised to Vdd at time t4. After isolation transistors T1 and T2 are turned back on, the bit line is placed in a rail-to-rail condition. One bit line 33 is high and the other bit line 33 is zero. Sense amplification selection voltage SAS1 or SAS
2 (selected by address bit 27) is turned on and the fifth
One of the sense amplifiers is connected to buffer 24 via line 37 in the figure. Immediately after this, the Y select output from the column decoder becomes valid so that the selected data bit becomes valid on line 16, and shortly thereafter the data bit becomes valid at output pin 19. (Effects) According to the present invention, it is possible to save power consumption during operation of a sense amplifier and improve power efficiency. The following sections are further disclosed in connection with the above description. (1) a pair of bit lines and a plurality of memory cells connected to each bit line; an intersection having a ground node and a voltage source node; and a pair of sense nodes; a coupled latch circuit; a voltage source arrangement including a ground arrangement including a first transistor device; and a voltage source arrangement including a second transistor device, each transistor device having at least one source-drain path and one gate; - the drain path is connected between the ground node and the ground device, and the source-drain path of the second transistor device is connected between the voltage source node and the voltage source device; a voltage source arrangement; a means for coupling the pair of sensing nodes to the pair of bit lines; and a voltage source arrangement for coupling the pair of sensing nodes to the pair of bit lines; a control device for selectively actuating gates and then actuating selected ones of the gates of the transistor device at a second time after the first time of the actuation cycle. Sense amplifier circuit for devices. 2. The sense amplifier circuit of claim 1, wherein the first transistor device is a pair of N-channel transistors and the second transistor device is a P-channel transistor. 3. The sense amplifier circuit of claim 2, wherein the latch circuit is a CMOS latch having a second pair of N-channel driver transistors and a second pair of P-channel transistors. (4) The control device operates the selected one of the gates of the transistor device at the second time after the first time depending on an address applied to the memory device. A sensing amplifier circuit according to item 3. (5) The sense amplifier circuit according to item 4, wherein the memory cell is a one-transistor dynamic MOS read/write memory cell. (6) A sense amplifier circuit for a semiconductor memory array having a row line for selecting a cell based on an address and a bit line perpendicular to the row line and connected to the cell, the circuit having a differential input; a bistable latch circuit having first and second power supply nodes, each differential input being coupled to one of the bit lines for sensing the voltage present; first and second transistors having a source-drain path connected in parallel between the first power supply node and one terminal of the power supply, the first transistor having a high resistance and having a high resistance; the first and second transistors having gates connected to a first clock voltage, and the second transistor having a low resistance and having its gate connected to a second clock voltage; A source connected between the node and the other terminal of the power supply.
a third transistor having a drain path;
said third transistor having a high resistance and having its gate connected to a third clock voltage; applying said first clock voltage to the gate of said first transistor at a given time of an operating cycle; and a clock device for applying the third clock voltage to the gate of the third transistor at a later stage in the cycle. (7) a controller responsive to the address for selectively applying the second clock voltage to the gate of the second transistor at a certain time in the operating cycle after the given time; Sense amplifier circuit according to item 6. (8) The sense amplifier circuit according to item 6, wherein the first and second transistors are N-channel, and the third transistor is P-channel. (9) The sense amplifier circuit according to item 8, wherein the first terminal of the power source is grounded, and the second terminal is at a positive voltage. 10. The sense amplifier circuit of claim 6, wherein the bistable latch includes a pair of cross-coupled N-channel transistors and a pair of cross-coupled P-channel transistors. 11. The sense amplifier circuit of claim 10, wherein said pair of cross-coupled P-channel transistors have source-drain paths separately connecting said differential input to said second power supply node. (12) Application of only the first and third clock voltages produces a slow sensing operation, and application of the first, second and third clock voltages produces a fast sensing operation. A sensing amplifier circuit according to item 11. (13) The first cell is characterized in that the cell is a dynamic read/write memory cell.
Sense amplifier circuit according to item 2. (14) Having an array of rows and columns of partitioned memory cells that includes row lines that select cells within a group based on their address and that includes bit lines perpendicular to the row lines and connected to the cells. A semiconductor memory device comprising: (a) each sense amplifier including a bistable latch circuit having a differential input and having a positive supply node and a ground node; a plurality of sense amplifiers coupled to one of the lines; (b) a second sense amplifier having a gate and having a source-drain path connected in parallel between said ground node and the ground terminal of the power supply; one and a second N-channel transistor, the first transistor having a high resistance and having its gate connected to a first clock voltage, and the second transistor having a low resistance and having its gate connected to a second clock voltage. , the first and the first
(c) a third transistor having a gate and having a source-drain path connected between the positive power supply node and the positive voltage terminal of the power supply, the third transistor having a high resistance and having a high resistance; (d) said third transistor having its gate connected to a third clock voltage; (d) at a given time of the operating cycle said first transistor;
a clock device for applying a clock voltage to the gate of said first transistor and applying said third clock voltage to the gate of said third transistor after a subsequent such operating cycle; and a sense amplifier in a selected one of said groups. a control device responsive to the address for selectively applying the second clock voltage to the gate of the second transistor at a time in the operating cycle after the given time period; and the control device is not applied to the second transistor of the sense amplifier in the remaining group. (15) The memory cell is a dynamic one
15. A device according to claim 14, characterized in that it is a transistor memory cell. 16. The device according to claim 15, wherein the operating cycle is determined by an address strobe signal applied to the device. (17) A cross-coupled flip-flop circuit including a pair of bit lines, a plurality of memory cells connected to each bit line, a first transistor and a second pair of transistors, Each transistor has a source-drain passage and a gate, the source-drain passages of the first pair of transistors are connected between the pair of sensing nodes and a grounding device, and the source-drain passages of the second pair of transistors are connected between the pair of sensing nodes and a grounding device. the cross-coupled flip-flop circuit connected between the sensing node and the voltage source device; and a source-drain path separately connecting the pair of sensing nodes to the pair of bit lines. , and 1 with a gate connected to the control device
a pair of coupling transistors; activating the gate of the coupling transistor in an active cycle when the memory cell is activated to couple to the bit line; and then activating the gate of the coupling transistor in the active cycle when the grounding device is activated; A sense amplifier circuit for a memory device, comprising: the control device for deactivating the gate and then reactivating the gate of the coupling transistor. (18) The sense amplifier circuit according to item 17, wherein the first pair of transistors is an N-channel, and the second pair of transistors is a P-channel. (19) The sense amplifier circuit according to item 18, wherein the pair of coupling transistors is an N-channel transistor. 20. The sense amplifier circuit of claim 19, wherein the grounding device includes an N-channel transistor whose gate is activated during times when the gate of the coupling device is inactive. (21) The sense amplifier circuit according to claim 20, wherein the voltage source device includes a P-channel transistor having a gate that is activated after the gate of the grounding device is activated. 22. The control circuit according to claim 21, wherein the control circuit activates the gate of the coupling transistor after a variable time delay after the grounding device is activated, depending on an address applied to the memory device. Sensing amplifier circuit. (23) The memory cell is a one-transistor
Dynamic MOS read/write memory
23. The sense amplifier circuit according to claim 22, which is a cell. (24) Each cell selectively stores charge, and each block has a set of sense amplifiers arranged so that each sense amplifier selectively amplifies the charge stored in individual cells in the cell line. A memory cell of at least two blocks connected to a line of memory cells within the block, and a connection between each sense amplifier and its cell line, which connects each sense amplifier to its cell line during amplification operations. A switch device that temporarily disconnects from a line and then reconnects the sense amplifier to its respective line, with the option of making reconnections in the cell block containing the selected cell before reconnecting in other cell blocks. and the above-mentioned switch device including a time controller. (25) The sense amplifier has a power connection, and the clock circuit opens the power connection before the switch device disconnects the cell line, and then closes the power connection while the cell line is still disconnected;
25. A semiconductor memory having a combination according to claim 24, wherein the combination is connected to subsequently reconnect the cell lines. (26) There is a clock generator connected to provide cycles of different timing pulses, one such pulse being timed to initiate disconnection of cell lines in all memory blocks; Each subsequent pulse in a set is for a different cell block, and the start of the set first initiates cell line reconnection of the block with the designated cell;
25. A semiconductor memory having the combination of claim 24, wherein the semiconductor memory is responsive to a cell designation signal that then initiates cell line reconnection of the remaining block. (27) The memory has three or more blocks of memory cells, and the selectable time controller connects the sense amplifiers of different blocks to each memory cell block.
25. A semiconductor memory having a combination according to claim 24, characterized in that it is arranged to reconnect sets of lines separately and to make reconnections of each block at different times. (28) The memory is configured to operate with a voltage of a given supply voltage, and the switching device is configured to perform its switching at a switching voltage higher than said given supply voltage. 25. A semiconductor memory having the combination according to item 24. (29) Each cell selectively stores charge, and each line is connected via a transistor switch device to a separate sense amplifier to selectively amplify the charge stored in individual cells in that cell line. In a semiconductor memory having a line of memory cells, the switch device is configured to temporarily disconnect each sense amplifier from its line of cells during amplification operations, and further configured to operate at a boost voltage. The semiconductor memory characterized by: (30) a pair of bit lines, a plurality of memory cells connected to each bit line, a first pair of N-channel transistors and a second pair of P-channel transistors;
Each transistor is a cross-coupled latch circuit including a source-drain path and a gate, and each transistor has a source-drain path and a gate, and the source-drain path of the first pair of N-channel transistors is connected to a pair of sensing nodes. a third cross-coupled latch circuit connected between the sensing node and a ground device, the source-drain paths of a second pair of P-channel transistors being connected between the sensing node and a power supply device; the grounding device including a pair of N-channel transistors, each transistor having a source-drain path and a gate, the voltage source device including a second P-channel transistor; and the pair of sensing nodes. a coupling device for separately connecting points to said bit lines of said pair; and a coupling device for separately connecting said points to said bit lines of said pair; actuating one said gate and then actuating the other of said third pair at a second time when said grounding device is actuated, and then after said first time of said actuation cycle; , a control device for actuating the gate of the second P-channel transistor. 31. The sense amplifier circuit according to claim 30, wherein one of the third pair of N-channel transistors is much smaller than the other of the third pair. (32) The sense amplifier circuit according to claim 31, wherein the coupling device includes a pair of N-channel coupling transistors. (33) The grounding device including the third pair of N-channel transistors is connected to a ground node and a voltage source.
33. The sense amplifier circuit according to claim 32, wherein the sense amplifier circuit is connected between the Vss terminal and the Vss terminal. (34) The sense amplifier circuit according to claim 33, wherein the voltage source device includes a P-channel transistor connected to a positive voltage source terminal. (35) The sense amplifier circuit according to claim 34, wherein the control device operates the gates of the third pair of N-channel transistors and the third P-channel transistor. (36) The memory cell is a one-transistor
Dynamic MOS read/write memory
36. The sense amplifier circuit according to claim 35, which is a cell. (37) Semiconductor memory with row lines that select cells based on addresses and bit lines that are perpendicular to the row lines and connected to the cells.
A CMOS sense amplifier circuit for an array, each differential input of a CMOS bistable latch circuit having a differential input and having first and second power supply nodes coupled to one of the bit lines. The bistable latch circuit senses the voltage appearing at the
transistors, each driver transistor having a source-drain path connected between said first power supply node and one of the differential inputs, and a bistable latch circuit having a pair of cross-coupled P
said CMOS bistable latch circuit including a channel transistor, each said P-channel transistor having a source-drain path connected between said second power supply node and one of the differential inputs; first and second N-channel transistors having source-drain paths connected in parallel between the first power supply node and a reference terminal of the power supply, the first transistor having a high resistance and That gate is the first
said first and second N-channel transistors connected to a clock voltage, said second transistor having a low resistance and having its gate connected to a second clock voltage; a third P-channel transistor having a source-drain path connected between the node and the positive terminal of said power supply, having a high resistance and having its gate connected to the complement of said second clock voltage; the third P-channel transistor; applying the first clock voltage to the first transistor at a given time in an operating cycle; and thereafter applying the second clock voltage to the gate of the second transistor later in such operating cycle; and a complement of the second clock voltage to the third transistor;
The CMOS sense amplifier circuit characterized in that it has the following. (38) The sense amplifier circuit according to claim 37, wherein the pair of cross-coupled P-channel transistors have source-drain paths separately connecting the differential inputs to the second power supply node. . (39) Clause 38, characterized in that applying only the first and third clock voltages produces a slow sensing operation, and applying only the first, second and third clock voltages produces a fast sensing operation. Sensing amplifier circuit as described. (40) The sense amplifier circuit according to claim 39, wherein the cell is a one-transistor dynamic memory cell. (41) A semiconductor memory device having an array of rows and columns of memory cells including row lines for selecting cells based on addresses and bit lines perpendicular to the row lines and connected to the cells; (a) A plurality of sense amplifiers including a bistable CMOS latch circuit, each sense amplifier having a pair of sense nodes providing a difference input and having a positive node and a ground node; An input is coupled to one of the bit lines to sense the voltage appearing thereon, and the bistable latch circuit has a source-drain path separately connecting the sensing node to the ground node. the plurality of sense amplifiers including a pair of N-channel transistors and a pair of P-channel transistors having source-drain paths separately connecting the sense node to the power node; ) first and second N-channel transistors having gates and source-drain paths separately connected in parallel between the ground node and a ground terminal of a power source;
The first N-channel transistor has a high resistance and has its gate connected to a first clock voltage, and the second N-channel transistor has a low resistance and has its gate connected to a second clock voltage.
said first and second N-channel transistors connected to a clock voltage; (c) a source-drain path having a gate and connected between said positive power supply node and a positive voltage terminal of said power supply; (d) a third P-channel transistor having a high resistance and having its gate connected to a third clock voltage;
a clock device for applying a clock voltage to the gate of the first transistor and then applying the second clock voltage and the third clock voltage to the gates of the second and third transistors at a later stage in the operating cycle. The semiconductor memory device. (42) The device according to claim 41, wherein the third clock voltage is a complement of the second clock voltage. (43) The memory cell is a one-transistor
42. A device according to claim 41, characterized in that it is a dynamic memory cell. 44. A device according to claim 41, including a pair of coupling transistors separately connecting said sensing node to said bit line. (45) The device according to claim 41, wherein the gain of the third P-channel transistor is smaller than the gain of the second N-channel transistor.

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

第1図は本発明の1つの実施例による感知増幅
回路の電気接続図、第2図は第1図の回路にある
いろいろな結節点の電圧対時間の関係を示すタイ
ミング図、第3図は本発明の感知増幅回路を使用
することができる1メガビツト・サイズのダイナ
ミツク・メモリ・デバイスのブロツク形式の電気
線図、第3a図は単一ビツトのリード(ライト)
での,の状態を示すタイミング図、第
4図は第3図のメモリ・デバイスの一部のブロツ
ク形式の電気線図、第5図は第4図の回路の一部
のブロツク形式の電気線図、第6図は第3図〜第
5図の感知増幅器およびセル・アレイの接続形式
の電気線図、第7図は第3図〜第6図の回路にあ
るいろいろな結節点の電圧対時間の関係を示すタ
イミング図、第8図は本発明のもう1つの実施例
による感知増幅回路の電気接続図、第9図は第8
図の回路にあるいろいろな結節点の電圧対時間の
関係を示すタイミング図、第10図は第3図〜第
5図のデバイスに使用される感知増幅器およびセ
ル・アレイの接続形式の電気線図、第11図は第
3図〜第5図および第10図の回路にあるいろい
ろな結節点の電圧対時間の関係を示すタイミング
図、第12図は本発明のもう1つの実施例による
感知増幅回路の電気接続図、第13図は第12図
の回路にあるいろいろな結節点の電圧対時間の関
係を示すタイミング図、第14図は第3図〜第5
図のデバイスに使用された本実施例の感知増幅器
およびセル・アレイの接続形式の電気線図、第1
5図は第3図〜第5図および第14図の回路にあ
るいろいろな結節点の電圧対時間の関係を示すタ
イミング図である。 符号の説明:N1,N2,N3,N4,P1,
P2,P3,P4……トランジスタ;B1,B2
……ビツト・ライン;1,2……結節点;10
a,10b,10c,10d……メモリ・セル・
アレイ;11a,11b……デコーダ。
1 is an electrical schematic diagram of a sense amplifier circuit according to one embodiment of the present invention; FIG. 2 is a timing diagram showing voltage versus time relationships at various nodes in the circuit of FIG. 1; and FIG. Figure 3a is an electrical diagram in block form of a 1 megabit size dynamic memory device in which the sense amplifier circuit of the present invention may be used; single bit read (write);
Figure 4 is a block-form electrical diagram of part of the memory device in Figure 3, and Figure 5 is a block-form electrical diagram of part of the circuit in Figure 4. Figure 6 is an electrical diagram of the connection format of the sense amplifier and cell array shown in Figures 3 to 5, and Figure 7 shows voltage pairs at various nodes in the circuits shown in Figures 3 to 6. 8 is an electrical connection diagram of a sense amplifier circuit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a timing diagram showing the time relationship.
10 is an electrical diagram of the sense amplifier and cell array connections used in the devices of FIGS. 3-5. , FIG. 11 is a timing diagram showing the voltage versus time relationship of various nodes in the circuits of FIGS. 3-5 and FIG. 10, and FIG. 12 is a sense amplifier according to another embodiment of the present invention. The electrical connection diagram of the circuit, Figure 13 is a timing diagram showing the relationship between voltage and time at various nodes in the circuit of Figure 12, and Figure 14 is a diagram of Figures 3 to 5.
Electrical diagram of the connection format of the sense amplifier and cell array of this example used in the device shown in Figure 1.
FIG. 5 is a timing diagram showing the voltage versus time relationship at various nodes in the circuits of FIGS. 3-5 and 14. FIG. Explanation of symbols: N1, N2, N3, N4, P1,
P2, P3, P4...transistor; B1, B2
... Bit line; 1, 2 ... Node point; 10
a, 10b, 10c, 10d...Memory cell
Array; 11a, 11b...decoder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体メモリデバイスの感知増幅器であつ
て、メモリ・セルアドレス指定ラインと、 前記ラインのうちの少くとも1つのライン上の
電圧を感知する感知増幅器と、 前記感知増幅器に接続され、並列接続された第
1及び第2の抵抗路を持つ電源リターン回路と、 を有し、前記第1抵抗路の抵抗は前記第2抵抗路
の抵抗より小さく、前記第2の抵抗路は前記ライ
ンがリフレツシユされているとき選ばれ、少くと
も前記第1の抵抗路は前記ラインがアドレスされ
ているとき選ばれることを特徴とする、半導体メ
モリデバイスの感知増幅器。 2 特許請求の範囲第1項記載の感知増幅器にお
いて、前記第1及び第2の抵抗路は少くとも2つ
のトランジスタを備え、1つのトランジスタは他
のトランジスタより大きなサイズを持つことを特
徴とする、半導体メモリデバイスの感知増幅器。
Claims: 1. A sense amplifier for a semiconductor memory device, comprising: a memory cell addressing line; a sense amplifier that senses a voltage on at least one of said lines; and connected to said sense amplifier. and a power supply return circuit having first and second resistance paths connected in parallel, the resistance of the first resistance path being smaller than the resistance of the second resistance path, and the second resistance path A sense amplifier for a semiconductor memory device, wherein the sense amplifier is selected when the line is being refreshed, and wherein at least the first resistive path is selected when the line is being addressed. 2. A sense amplifier according to claim 1, characterized in that the first and second resistance paths include at least two transistors, one transistor having a larger size than the other transistors, Sense amplifier for semiconductor memory devices.
JP60168694A 1984-08-02 1985-08-01 Cmos sensing amplifier with limited instantaneous power Granted JPS61117792A (en)

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US636940 1984-08-02
US636939 1984-08-02

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KR920001075B1 (en) * 1989-09-08 1992-02-01 현대전자산업 주식회사 Latching part used for sense amp of dynamic ram
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