JPH02132699A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH02132699A
JPH02132699A JP63287111A JP28711188A JPH02132699A JP H02132699 A JPH02132699 A JP H02132699A JP 63287111 A JP63287111 A JP 63287111A JP 28711188 A JP28711188 A JP 28711188A JP H02132699 A JPH02132699 A JP H02132699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
data line
data
circuit
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP63287111A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kumagai
熊谷 敬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH02132699A publication Critical patent/JPH02132699A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the delay of an access time and the generation of a malfunction even when a power source potential drop is caused during an operation by providing a potential detection circuit to detect the potential of a data line and to control the conducting state of a data line load circuit. CONSTITUTION:A potential detection circuit 1 detects the potential of data lines DB and the inverse of DB to which a sense amplifier 5 is connected. When the potential of the data lines DB and the inverse of DB are slipped off out of a potential range set in a potential detection circuit 1, a data line load circuit 2 connected to the slipped potential side and inverse potential side is conducted, and an operation to put the potential of the data lines DB and the inverse of DB within a prescribed potential range is executed. Thus, even when the fluctuation of the power source voltage is generated during the operation, the data lines DB and the inverse of DB are no longer slipped off from the amplificable input potential range of the sense amplifier 5 and the delay of the access time and the output of the error data can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野1 本発明は半導体装置、特にそのセンスアンプの入力であ
るデータ線部分に関するものである。
[Industrial Application Field 1] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a data line portion that is an input to a sense amplifier.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来この種の半導体装置として第7図に示すものがあっ
た。第7図はランダムアクセスメモリで使用されるメモ
リセルからセンスアンプまでを示す回路である.第7図
において、3はメモリセルであり読み出し時ワードライ
ンWLにより選択されたメモリセルがビット線BL−B
Lにデータを送出する.41、42はカラム選択ゲート
であり力ラム選択信号CTにより選択されたビット線の
データをデータ線DB−DBに転送する.ここで、第7
図ではデータ線DB − DBには一対のビット線しか
接続されていないが、2対以上であってもよい。5はセ
ンスアンプであり、データ線DB−DBが入力され、D
B − DBの微少電位差を増幅する.2はデータ線負
荷回路であり、ソース電極がデータ線DB − DBに
,ゲート電極とドレイン電極が電源線にそれぞれ接続さ
れるNchhランジスタ27、29と、ドレイン電極が
データ線DB − DBに、ソース電極が接地線に、ゲ
ート電極が信号φAにそれぞれ接線されたNchトラン
ジスタ28.210により構成される。データ線負荷回
路2′はセンスアンプ5の入力であるデータ線DB −
 DBの電位をセンスアンブ5の増幅可能入力範囲に設
定する目的で用いられ、信号φAがHighになるとN
Chトランジスタ28,210が導通し、データ線DB
 − DBはデータ線負荷回路2′を構成するNchト
ランジスタ27及び29とNchトランジスタ28及び
210のサイズ比で決定される中間電位になる。通常、
この中間電位はセンスアンブ5の増幅度が最も高い入力
電位となる様設定される。ここで信号φAがHighと
なると電源線からNchトランジスタ27、29及び.
Nch}−ランジスタ28,210を介して接地線に直
流電流が流れる.このため、信号φAには複数のメモリ
セルアレイの中からアドレス入力に該当するメモリセル
アレイを選択するためのブロック信号を用い、低消費電
流を9はデータ線DB − DBの電位が、電源線から
Nchトランジスタ27.29のしきい値電圧Vthプ
ラスバックゲート効果電圧VIOを引だ電位より上がる
と導通しなくなるため、信号φAがLowの時でも、デ
ータ線DB−DBは電源電位から前記Vth+Vsa下
がった電位となり、センスアンブ5の増幅可能入力範囲
をはずれない様になっている. 上記のように構成された従来の半導体装置において、第
8図に示す様にv1の電源電位V。0が時刻tl’から
降下し始め時刻t2’でV2になった後,時刻t3’ 
でアドレス入力が変化する時の装置の動作は以下のとお
りである。 時刻tl’以前は信号φAがLowであり、データ線D
B − DBは前述の様に電源電位■1からNchトラ
ンジスタ27、29のVth+Vaoだけ降下した電位
にある.時刻tl′からt2’にかけてN源電位V。。 が降下し■2となるが、この時データ線負荷回路を構成
するトランジスタはいずれも導通せず、データ#IDB
−DBは電源電位の降下量によらず時刻tl’以@電位
を保持する.その後、アドレス入力が変化し,時刻t3
′以降のアドレスによりメモリセル3、カラム選択ゲー
ト41、42、センスアンブ5が選択されるとすると,
時刻t4’でφAがHighに、時刻t5′でワードラ
インWL及びカラム選択信号CTがHighに、時刻t
6’でセンスアンプ制御信号φSAが}Iighとなり
、センスアンブ5がデータ線DB・DBに出力されたメ
モリセル3のデータを増幅する。データ線DB − D
Bは時刻t4′でφAがHighとなるまでは前述の様
にV0。一(V t h + Vsa)の電位にあり、
電源電位の降下量V 1−V2がV t h + V+
+aより大きい場合は、時刻t2′以降の電源電位V2
より高い電位となっている。時刻t4′でφA7!l5
HighとなるとNchトランジスタ28,210が導
通し,データ線DB − DBの電位は降下し始める。 その後、時刻t5’でWL.CTがHighとなるが,
カラム選択ゲートであるNChトランジスタ41、42
のそれぞれのソース電位であるデータ線DB − DB
とCTの電位差がNchトランジスタのしきい値電圧v
th’  とバックゲート効果電圧V sa′ を加算
した電圧以上,すなわち時刻t7′以降にならないとカ
ラム選択ゲート4l、42は導通せず、時刻t7’以降
にメモリセル3のデータがデータ線DB − DBに出
力される。 方、センスアンプ制御信号φSAは時刻t6′にHig
hとなり、センスアンブ5は増幅動作を開始するが、時
刻t7’ まではデータ線DB − DBにメモリセル
3のデータが出力されておらず、またその電位が高いた
めにセンスアンプの増幅可能入力範囲をはずれてしまい
、センスアンブ5は非常に不安定な状態となっている。 〔発明が解決しようとする課題1 上記の様な従来の半導体装置は、以上の様に構成されて
いるから、動作中に電源電位の降下が生じた場合、セン
スアンプの入力であるデータ線にメモリセルのデータが
出力されるのが遅れ、またデータ線の電位が高くセンス
アンプの増幅可能入力範囲からはずれてしまうため、セ
ンスアンプが誤動作をしやすくなり、アクセスタイムの
遅れが生じたり、誤データが出力されるという問題点が
あった.また、第8図で時刻t8′以降の様にデータ線
DB−DBに出力されるメモリセルのデータが確定し、
そのデータが外部に出力された後でも信号φAがHig
hであるため、データ線負荷回路には直流的に電流が流
れているという問題点があった. 本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
あり、動作中に電源電位の降下が生じてもアクセスタイ
ムの遅れや誤動作が生ずることがなく、かつ低消費電流
を実現できる半導体装置を得ることを目的とする。 [課題を解決するための手段] 本発明に係る半導体装置は、少なくとも読み出しデータ
が出力されるデータ線と,前記データ線に接続され、前
記データ線の微少振幅信号を増幅するセンスアンプを有
する半導体装置において、前記データ線から電源線に接
続される回路と、前記データ線から接地線に接続される
回路から成るデータ線負荷回路と、少なくとも入力が前
記データ線に,出力が前記データ線負荷回路に接続され
,前記データ線の電位を検出し、前記データ線負荷回路
の導通状態を制御する電位検出回路とを有することを特
徴とする半導体装置である.〔作 用1 本発明の上記の構成によれば、センスアンプの入力であ
るデータ線が、電位検出回路に設定された電位範囲より
高電位側にある場合,データ線負荷回路を構成する回路
のうち接地線に接続される回路が導通状態となり、デー
タ線の電位を下げる。その後、データ線が電位検出回路
に設定された電位範囲内に入ると前記接地線に接続され
る回路非導通状態となる.この時、データ線負荷回路を
構成する回路のうち電源線に接続される回路は非導通状
態である。逆に、データ線が電位検出回路に設定された
電位範囲より低電位側にある場合,データ線負荷回路内
の電源線に接続される回路が導通状態となり、データ線
電位を所定電位範囲に治める。 [実 施 例] 第1図は本発明の一実施例を示す図であって、メモリセ
ル3,カラム選択ゲー1−41.42、センスアンブ5
は上記従来装置と全く同一のものである。1は電位検出
回路であり、データ線DBを入力とするインバータ11
.13と、インバータ12、l4と、データ線DBを入
力とするインバータ15.17と,インバータl6、1
8で構成される.2はデータ線負荷回路であり、ソース
電極が電源線に、ドレイン電極がデータ線DB・DBに
、ゲート電極がインバークl2、l6の出力にそれぞれ
接続されるPchトランジスタ2l,23と、ソース電
極が接地線に,ドレイン電極がデータ線DB−DBに、
ゲート電極がインバータl4、18の出力にそれぞれ接
続されるNchトランジスタ22、24で横成される.
ここで,電位検出回路1のインバーク11、15のロジ
ックレベルをV L O l +インバータl3、?7
のロジックレベルをVL62とし+VLaV,。2と電
源電位V。。、接地電位V■の関係を第2図の様にV 
ss< V LQI < V Lax < V noと
設定する.前記VLa+ . VL6gは各インバータ
を構成するPchトランジスタとNChトランジスタの
トランジスタサイズやしきい値電圧を調整することによ
り、任意に設定することができる.第2図において、デ
ータ4!DB−DBの電位がVooからV LO2まで
の範囲Aにある場合,インバータl1、15及び13.
17はデータ線DB − DBを1{ighと認識し、
各インバータの出力N1、N5及びN3、N7はLow
となり,インバータl2、l6、l4、l8の各インバ
ータの出力N2、N6、N4、N8はHighとなる6
データ線DB − DBの電位がV L6■からV L
QI までの範囲Bにある場合、インバータ11.15
はデータ線DB−DBをHighと認識し、Nl.N5
はLowに、インバータl2、l6の出力N2、N6は
Highとなる.一方この時、インバータ13−.17
はデータ線DB − DBをLowと認識し、N3.N
7はHighに、インバータ14、l8の出力N4、N
8はLowとなる。また、データ線DB − DBの電
位が■,。,からV isまでの範囲Cにある場合、イ
ンバータ11、15及び13、l7はデータ線DB −
 DBをLowと認識し、各インバータの出力Nl.N
5及びN3.N7はHfghとなり、インバータ12.
16、l4、l8の各インバータの出力N2.N6.N
4、N8はLowとなる。 上記のように構成された本発明の半導体装置において、
第3図に示す様に電位v1にあった電源電位V0。が時
刻tlから降下し始め時刻t2でV2になった後、時刻
t5でアドレス入力が変化する場合の装置の動作は以下
のとおりである.時刻tl以前はデータ線DB − D
Bは第2図で示したVLO2からVta+ までの範囲
Bにあり,この時前述の様にインバーク12.16の出
力N2、N6はHighに、インバークl4、l8の出
力N4、N8はLowになるため,データ線負荷回路の
Nchトランジスタ2l、23及びPchトランジスタ
22.24は非導通状態となっている.時刻tlから時
刻t2にかけて電源電位V0。はVlからv2に降下す
ると,範囲Bにあったデータ線DB − DBは電源電
位V。0の降下に伴って相対的に高電位側に移動し、時
刻t2では電位検出回路1のインバータ13.17のロ
ジックレベルVL62を横切りさらに高電位側に移動す
る。時刻t2以降、データ線DB − DBはインバー
タl3、17のロジックV Laxより高電位側となる
ためインバータl3、l7の出力N3、N7はHigh
からLowに変化し、この変化に伴いインバータl4、
l8の出力N4.N8はLowからHighに変化する
。時刻t3にはデータ負荷回路2のNchhランジスタ
22、24のゲート・ソース間電位がN c h トラ
ンジスタ22、24のしきい値電圧より高くなるため、
Nchhランジスタ22、24は導通状態となり、デー
タ線DB − DBの電位は降下し始める。その後、時
刻t6では降下したデータ線DB − DBの電位が電
位検出回路lのインバータ13.17のロジックレベル
V L(12を横切り低電位側に移動するため、Low
レベルにあったインバータl3、l7の出力N3、N7
はHighレベルに変化し、この変化に伴ってインバー
タ14.18の出力N4、N8はHighからLowに
変化する.このN4、N8のLowへの変化により、時
刻t7でそれまで導通状態にあったNch}ランジスタ
22、24は非導通状態となり、データ線DB − D
Bの電位降下は停止する。この時のデータ線DB − 
DBの電位は第2図で示した電位範囲B内にあり、PC
hトランジスタ2l、23も非導通状態にあるため、デ
ータ線DB − DBは時刻t7における電位を保持す
る。そして、時刻t5でのアドレス入力の変化により時
刻t8でワードラインWL、カラム選択信号CTが立上
るが、データ線DB・DBの電位は電位検出回路1のイ
ンバータl3、l7のロジックレベルV Lat以下で
あるため、カラム選択ゲートであるNchトランジスタ
41.42のしきい値電圧vth’ とバックゲート効
果電圧V @a’の和と前記VLazの関係をV。。−
V1.62≧Vth′+VB+1’ と設定しておくこ
とにより,カラム選択信号CTがV。。レベルになる。 すなわち時刻t8の直後にカラム選択ゲート4l,42
は導通状態になり、ビ・ント線BL−BLに出力された
メモリセル3のデータはカラム選択ゲートを介してデー
タ線DB − DBに出力される。その後,時刻t9で
センスアンプ制御信号φSAが立上り、センスアンブ5
が増幅動作を開始するが、この時のデータ線DB − 
DBの電位はセンスアンブ5の増幅可能範囲内であり、
またメモリセル3のデータが十分に表われているため、
遅れや誤動作することなく増幅動作を行う。その後,メ
モリセルのデータが出力され切り、データ線DB − 
DBが一定の電位差で安定する時刻t10以降でもDB
 − DBは第2図で示した電位範囲Bにあり、Pch
トランジスタ2l、23及び、Nchトランジスタ22
、24は非導通状態であるためデータ線負荷回路2には
電流は流れない。 第4図は本発明の別の実施例を示す図であって、電位検
出回路l内でデータkM D Bをうけるゲ一トがノア
回路19とナンド回路110で構成され、それぞれの回
路が制御信号φ、φで制御されている点が第1図に示し
た実施例と異なる.ここでノア回路l9のロジックレベ
ルをV Lotにナンド回路110のロジックレベルを
V LG2とし,第2図に示した電圧関係を満足する様
に設定する。第4図において、制御信号φがLowに、
φがHighにあると、ノア回路l9は第1図実施例の
インバータ1lに、ナンド回路110はインバータ13
に相当する動作し,従って動作中に電源電位の降下が発
生した場合も、前述の第1図実施f5+1と同様の動作
をする。一方,制{卸信号φがHigh、φがLowで
ある時は、電位検出回路1の動作は禁止され、データ線
負荷回路のPchトランジスタのゲート電位はHigh
に、Nchトランジスタ22のゲート電位はLowに固
定されるため、それぞれのトランジスタはデータ線DB
の電位によらず非導通状態となる。すなわち、第4図の
実施例は第1図で示した実施例の電位検出回路の動作を
制御信号φ、φにより制御することを可能ならしめたも
のである.第4図の実施例は、データ線DBにメモリセ
ルにデータを書き込むための書き込みゲートが接続され
る構成を用いている場合などに、制御信号φ、φに内部
書き込み制御信号を用いることにより、書き込み動作中
にデータ線負荷回路と書き込みゲート間で貫通電流が流
れるのを防止できるようにしたものである。 第5図は本発明の別の実施例を示す図であって、第1図
実施例のデータ線負荷回路2内のPchトランジスタ2
1をNchhランジスタ25に、Nchトランジスタ2
2をPchトランジスタ26に置き換えたものであり、
それに伴って電位検出回路はデータ4i D Bをうけ
るインバータl1lと112で構成されている。このイ
ンバータ111と112のロジックレベルを第2図で示
したV Lot ) VLO2にそれぞれ設定すること
により、第1図実施例と同様の動作が可能となる。 また、第6図は本発明の別の実施例を示す図であって、
第5図実施例を制御信号ψ、φによる制御を可能にさせ
たものであり、第4図実施例と同様な動作をする。 なお、本発明の実施例では、データ線負荷回路内のデー
タ線と電源線間に接続される回路、及びデータ線と接地
線間に接続される回路にNchトランジスタ又はPch
 トランジスタ単体を用いて説明してきたが、抵抗とト
ランジスタを組み合せたものを用いてもよいし、トラン
ジスタの直列接続回路を用いてもよい. また、本発明の実施例ではデータ線DB − DBにカ
ラム選択ゲートからセンスアンプ入力までの信号線を用
いて説明してきたが、かならずしもデータ線DB − 
DBにカラム選択ゲートが接続されている必要はな《、
2段以上の縦列接続センスアンプ構成の2段目以降のセ
ンスアンプの入力信号線等、センスアンプの入力信号線
に本発明を実施してもよい。 〔発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば,センスアンプが
接続されるデータ線の電位を電位検出回路が検出し,デ
ータ線の電位が電位検出回路に設定された電位範囲外に
ずれた時、そのずれた電位側と逆電位側に接続されたデ
ータ線負荷回路が導通し、データ線の電位を所定電位範
囲内に治める動作をするので、動作中に電源電圧の変動
が生じてもデータ線はセンスアンプの増幅可能入力電位
範囲をはずれることはなく、センスアンプの動作遅れや
誤動作によるアクセスタイムの遅れや誤データの出力を
防止することができる。 また、データ線が電位検出回路に設定した所定電位範囲
にある場合、データ線負荷回路には直流電流が流れない
ため、低消費電流を実現できる。 そして,@記所定電位範囲は電位検出回路を構成する回
路の回路定数もしくはしきい値電圧を変えることが任意
に設定できるため、センスアンプ回路の回路方式、回路
特性に応じた設計が可能となる.
A conventional semiconductor device of this type is shown in FIG. Figure 7 shows a circuit from memory cells to sense amplifiers used in random access memory. In FIG. 7, 3 is a memory cell, and the memory cell selected by the word line WL at the time of reading is connected to the bit line BL-BL.
Send data to L. Column selection gates 41 and 42 transfer data on a bit line selected by a column selection signal CT to data lines DB-DB. Here, the seventh
In the figure, only one pair of bit lines is connected to the data line DB-DB, but two or more pairs may be connected. 5 is a sense amplifier, to which the data line DB-DB is input, and the D
Amplify the minute potential difference between B-DB. 2 is a data line load circuit, which includes Nchh transistors 27 and 29 whose source electrode is connected to the data line DB-DB, and whose gate and drain electrodes are connected to the power supply line, respectively; It is composed of Nch transistors 28 and 210 whose electrodes are connected to the ground line and whose gate electrodes are connected to the signal φA. The data line load circuit 2' is connected to the data line DB- which is the input of the sense amplifier 5.
It is used for the purpose of setting the potential of DB within the amplifiable input range of the sense amplifier 5, and when the signal φA becomes High, N
Ch transistors 28 and 210 are conductive, and the data line DB
- DB becomes an intermediate potential determined by the size ratio of the Nch transistors 27 and 29 and the Nch transistors 28 and 210 that constitute the data line load circuit 2'. usually,
This intermediate potential is set so as to be the input potential at which the sense amplifier 5 has the highest amplification degree. Here, when the signal φA becomes High, the Nch transistors 27, 29 and .
Nch}-A direct current flows through the grounding wire through the transistors 28 and 210. Therefore, a block signal for selecting the memory cell array corresponding to the address input from among the plurality of memory cell arrays is used as the signal φA, and 9 indicates that the potential of the data line DB-DB is connected to the Nch from the power supply line. When the threshold voltage Vth of the transistor 27.29 plus the back gate effect voltage VIO rises above the pull potential, it will no longer conduct, so even when the signal φA is Low, the data line DB-DB is at a potential lower than the power supply potential by the above Vth+Vsa. This ensures that the input range that can be amplified by sense amplifier 5 is not exceeded. In the conventional semiconductor device configured as described above, the power supply potential V1 is as shown in FIG. 0 starts to fall from time tl' and reaches V2 at time t2', then at time t3'
The operation of the device when the address input changes is as follows. Before time tl', the signal φA is Low, and the data line D
As mentioned above, B-DB is at a potential that is lower than the power supply potential ■1 by Vth+Vao of the Nch transistors 27 and 29. N source potential V from time tl' to t2'. . falls and becomes ■2, but at this time, none of the transistors that make up the data line load circuit conduct, and the data #IDB
-DB holds the potential after time tl', regardless of the amount of drop in the power supply potential. After that, the address input changes and time t3
Assuming that memory cell 3, column selection gates 41 and 42, and sense amplifier 5 are selected by the address after '',
At time t4', φA goes High, at time t5' the word line WL and column selection signal CT go High, and at time t
At 6', the sense amplifier control signal φSA becomes }Ihigh, and the sense amplifier 5 amplifies the data of the memory cell 3 output to the data lines DB and DB. Data line DB-D
B is V0 as described above until φA becomes High at time t4'. It is at a potential of 1 (V th + Vsa),
The amount of drop in power supply potential V1-V2 is Vth + V+
If it is larger than +a, the power supply potential V2 after time t2'
It has a higher potential. φA7 at time t4'! l5
When it becomes High, the Nch transistors 28 and 210 become conductive, and the potential of the data line DB-DB begins to drop. After that, at time t5', WL. CT becomes High, but
NCh transistors 41 and 42 which are column selection gates
The data line DB − DB which is the source potential of each of
The potential difference between and CT is the threshold voltage v of the Nch transistor
The column selection gates 4l and 42 do not become conductive unless the voltage exceeds the sum of th' and the back gate effect voltage V sa', that is, after time t7', and the data in the memory cell 3 is transferred to the data line DB - after time t7'. Output to DB. On the other hand, the sense amplifier control signal φSA goes High at time t6'.
h, and the sense amplifier 5 starts amplifying operation, but the data of the memory cell 3 is not output to the data line DB-DB until time t7', and the potential is high, so the input range in which the sense amplifier can amplify is exceeded. Sense Ambu 5 is now in a very unstable state. [Problem to be Solved by the Invention 1] Since the conventional semiconductor device as described above is configured as described above, when a drop in the power supply potential occurs during operation, the data line that is the input of the sense amplifier is The output of memory cell data is delayed, and the high potential of the data line is outside the sense amplifier's amplifiable input range, making the sense amplifier more likely to malfunction, causing delays in access time and errors. There was a problem with the data being output. Also, as shown in FIG. 8 after time t8', the memory cell data output to the data line DB-DB is determined,
Even after the data is output to the outside, the signal φA remains High.
h, there was a problem in that a DC current was flowing through the data line load circuit. The present invention has been made to solve these problems, and provides a semiconductor device that does not cause access time delays or malfunctions even when the power supply potential drops during operation, and can achieve low current consumption. The purpose is to obtain. [Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to the present invention includes at least a data line through which read data is output, and a sense amplifier connected to the data line and amplifying a minute amplitude signal of the data line. In the apparatus, a data line load circuit comprising a circuit connected from the data line to a power line, a circuit connected from the data line to a ground line, and at least an input to the data line and an output to the data line load circuit. The semiconductor device is characterized in that it has a potential detection circuit that is connected to the data line, detects the potential of the data line, and controls the conduction state of the data line load circuit. [Function 1] According to the above configuration of the present invention, when the data line that is the input of the sense amplifier is on the higher potential side than the potential range set in the potential detection circuit, the circuit constituting the data line load circuit The circuit connected to the ground line becomes conductive, lowering the potential of the data line. Thereafter, when the data line enters the potential range set in the potential detection circuit, the circuit connected to the ground line becomes non-conductive. At this time, the circuit connected to the power supply line among the circuits forming the data line load circuit is in a non-conductive state. Conversely, if the data line is at a lower potential than the potential range set in the potential detection circuit, the circuit connected to the power supply line in the data line load circuit becomes conductive, and the data line potential is kept within the predetermined potential range. . [Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which a memory cell 3, a column selection gate 1-41, 42, a sense amplifier 5
is exactly the same as the conventional device described above. 1 is a potential detection circuit, and an inverter 11 receives the data line DB as an input.
.. 13, inverters 12 and 14, inverters 15 and 17 whose input is the data line DB, and inverters 16 and 1.
Consists of 8. 2 is a data line load circuit, which includes Pch transistors 2l and 23 whose source electrodes are connected to the power supply line, whose drain electrodes are connected to the data lines DB and DB, and whose gate electrodes are connected to the outputs of inverters 12 and 16, respectively; The ground line is connected to the drain electrode, and the drain electrode is connected to the data line DB-DB.
It consists of Nch transistors 22 and 24 whose gate electrodes are connected to the outputs of inverters 14 and 18, respectively.
Here, the logic level of the inverters 11 and 15 of the potential detection circuit 1 is set to V L O l +inverter l3,? 7
Let the logic level of +VLaV be VL62. 2 and power supply potential V. . , the relationship between the ground potential V and the ground potential V is shown in Figure 2.
Set ss < V LQI < V Lax < V no. The VLa+. VL6g can be set arbitrarily by adjusting the transistor size and threshold voltage of the Pch transistor and Nch transistor that constitute each inverter. In Figure 2, data 4! When the potential of DB-DB is in range A from Voo to VLO2, inverters l1, 15 and 13.
17 recognizes the data line DB-DB as 1{right,
Outputs N1, N5 and N3, N7 of each inverter are low
Therefore, the outputs N2, N6, N4, and N8 of each inverter of inverters l2, l6, l4, and l8 become High6.
The potential of the data line DB-DB changes from V L6■ to V L
If in range B up to QI, inverter 11.15
recognizes the data line DB-DB as High, and the Nl. N5
becomes Low, and the outputs N2 and N6 of inverters l2 and l6 become High. Meanwhile, at this time, inverter 13-. 17
recognizes data line DB-DB as Low, and N3. N
7 is High, and the outputs N4 and N of inverters 14 and l8
8 becomes Low. Also, the potential of the data line DB-DB is ■,. , to Vis, the inverters 11, 15 and 13, l7 are connected to the data line DB -
DB is recognized as Low, and the output Nl. N
5 and N3. N7 becomes Hfgh, and inverter 12.
16, l4, l8 inverter output N2. N6. N
4. N8 becomes Low. In the semiconductor device of the present invention configured as described above,
As shown in FIG. 3, the power supply potential V0 was at the potential v1. The operation of the device when the address input changes at time t5 after V2 starts to fall from time tl and reaches V2 at time t2 is as follows. Before time tl, data line DB-D
B is in the range B from VLO2 to Vta+ shown in Figure 2, and at this time, as mentioned above, the outputs N2 and N6 of the invert 12.16 become High, and the outputs N4 and N8 of the inverters 14 and 18 become Low. Therefore, the Nch transistors 2l and 23 and the Pch transistors 22 and 24 of the data line load circuit are in a non-conductive state. Power supply potential V0 from time tl to time t2. falls from Vl to v2, the data line DB-DB in range B becomes the power supply potential V. 0, and at time t2, it crosses the logic level VL62 of the inverter 13.17 of the potential detection circuit 1 and moves further to the higher potential side. After time t2, the data line DB-DB has a higher potential than the logic V Lax of the inverters l3 and 17, so the outputs N3 and N7 of the inverters l3 and l7 are High.
to Low, and with this change, inverter l4,
l8 output N4. N8 changes from Low to High. At time t3, the gate-source potential of the Nchh transistors 22 and 24 of the data load circuit 2 becomes higher than the threshold voltage of the Nchh transistors 22 and 24;
The Nchh transistors 22 and 24 become conductive, and the potential of the data line DB-DB begins to drop. Thereafter, at time t6, the dropped potential of the data line DB-DB crosses the logic level VL(12) of the inverter 13 and 17 of the potential detection circuit l and moves to the low potential side.
Outputs N3 and N7 of inverters l3 and l7 that matched the level
changes to High level, and with this change, the outputs N4 and N8 of inverter 14.18 change from High to Low. Due to this change of N4 and N8 to Low, at time t7, the Nch} transistors 22 and 24, which had been in a conductive state until then, become non-conductive, and the data line DB-D
The potential drop at B stops. Data line DB − at this time
The potential of DB is within the potential range B shown in Figure 2, and the potential of PC
Since the h transistors 2l and 23 are also in a non-conductive state, the data line DB-DB retains the potential at time t7. Then, due to the change in the address input at time t5, the word line WL and column selection signal CT rise at time t8, but the potential of the data lines DB and DB is lower than the logic level V Lat of inverters l3 and l7 of the potential detection circuit 1. Therefore, the relationship between the sum of the threshold voltage vth' of the Nch transistors 41 and 42 which are column selection gates and the back gate effect voltage V@a' and the above-mentioned VLaz is V. . −
By setting V1.62≧Vth'+VB+1', the column selection signal CT is set to V. . become the level. That is, immediately after time t8, the column selection gates 4l, 42
becomes conductive, and the data of the memory cell 3 outputted to the input line BL-BL is outputted to the data line DB-DB via the column selection gate. After that, at time t9, the sense amplifier control signal φSA rises, and the sense amplifier 5
starts the amplification operation, but at this time the data line DB -
The potential of DB is within the range that can be amplified by the sense amplifier 5,
Also, since the data in memory cell 3 is fully represented,
To perform an amplification operation without delay or malfunction. After that, the data of the memory cell is output and the data line DB -
Even after time t10 when DB stabilizes at a constant potential difference, DB
- DB is in the potential range B shown in Figure 2, and Pch
Transistors 2l, 23 and Nch transistor 22
, 24 are in a non-conductive state, so no current flows through the data line load circuit 2. FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which a gate receiving data kM D B in the potential detection circuit 1 is composed of a NOR circuit 19 and a NAND circuit 110, each of which controls the This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that it is controlled by signals φ and φ. Here, the logic level of the NOR circuit 19 is set to VLot, and the logic level of the NAND circuit 110 is set to VLG2, so as to satisfy the voltage relationship shown in FIG. 2. In FIG. 4, the control signal φ goes low,
When φ is High, the NOR circuit 19 is connected to the inverter 1l of the embodiment in FIG. 1, and the NAND circuit 110 is connected to the inverter 13.
Therefore, even if a drop in the power supply potential occurs during operation, the operation is similar to that of the embodiment f5+1 in FIG. 1 described above. On the other hand, when the control signal φ is High and φ is Low, the operation of the potential detection circuit 1 is prohibited, and the gate potential of the Pch transistor of the data line load circuit is High.
In addition, since the gate potential of the Nch transistor 22 is fixed to Low, each transistor is connected to the data line DB.
It becomes non-conductive regardless of the potential. That is, the embodiment shown in FIG. 4 allows the operation of the potential detection circuit of the embodiment shown in FIG. 1 to be controlled by control signals φ and φ. The embodiment shown in FIG. 4 uses an internal write control signal for the control signals φ and φ when using a configuration in which a write gate for writing data to a memory cell is connected to the data line DB. This is designed to prevent a through current from flowing between the data line load circuit and the write gate during a write operation. FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which the Pch transistor 2 in the data line load circuit 2 of the embodiment of FIG.
1 to Nchh transistor 25, Nch transistor 2
2 is replaced with a Pch transistor 26,
Accordingly, the potential detection circuit is composed of inverters l1l and 112 that receive data 4i D B. By setting the logic levels of the inverters 111 and 112 to VLot ) VLO2 shown in FIG. 2, the same operation as in the embodiment of FIG. 1 becomes possible. Further, FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention,
The embodiment of FIG. 5 can be controlled by control signals ψ and φ, and operates in the same way as the embodiment of FIG. 4. In the embodiment of the present invention, an Nch transistor or a Pch transistor is used in the circuit connected between the data line and the power supply line in the data line load circuit, and the circuit connected between the data line and the ground line.
Although the explanation has been made using a single transistor, a combination of a resistor and a transistor may be used, or a series connection circuit of transistors may be used. Furthermore, in the embodiments of the present invention, the data line DB - DB has been described using a signal line from the column selection gate to the sense amplifier input, but the data line DB - DB is not necessarily connected to the data line DB - DB.
There is no need for the column selection gate to be connected to the DB.
The present invention may be applied to input signal lines of sense amplifiers, such as input signal lines of second and subsequent sense amplifiers in a cascade-connected sense amplifier configuration of two or more stages. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the potential detection circuit detects the potential of the data line to which the sense amplifier is connected, and when the potential of the data line is outside the potential range set in the potential detection circuit. When the potential is shifted to the opposite potential, the data line load circuit connected to the shifted potential side and the opposite potential side becomes conductive and operates to keep the potential of the data line within a predetermined potential range, so fluctuations in the power supply voltage are prevented during operation. Even if this occurs, the data line will not go out of the amplifiable input potential range of the sense amplifier, and it is possible to prevent delays in access time and output of erroneous data due to delay or malfunction of the sense amplifier. Furthermore, when the data line is within a predetermined potential range set in the potential detection circuit, no direct current flows through the data line load circuit, so low current consumption can be achieved. Furthermore, since the specified potential range mentioned in @ can be set arbitrarily by changing the circuit constants or threshold voltages of the circuits that constitute the potential detection circuit, it is possible to design according to the circuit system and circuit characteristics of the sense amplifier circuit. ..

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

第1図は本発明の一実施例を示す半導体装置の回路図、
第2図は電位検出回路1の動作電位を説明するための電
位図、第3図は本発明の半導体装置の動作波形を示すタ
イミング図、第4図、第5図、第6図は本発明の他の実
施例を示す半導体装置の回路図である. 第7図は従来の半導体装置を示す回路図、第8図は第7
図に示す従来の半導体装置の動作波形を示すタイミング
図である. なお、図中同一符号は同一もしくは相当部を示す。 1 ・ ・ ・ ・ ・ 2 ・ ・ ・ ・ ・ 3 ・ ・ ・ ・ ・ 41.  42  ・ ・ 5 ・ ・ ・ ・ ・ 電位検出回路 データ線負荷回路 メモリセル カラム選択ゲート センスアンプ 以上
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a potential diagram for explaining the operating potential of the potential detection circuit 1, FIG. 3 is a timing diagram showing operating waveforms of the semiconductor device of the present invention, and FIGS. 4, 5, and 6 are diagrams of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a semiconductor device showing another embodiment of the present invention. Figure 7 is a circuit diagram showing a conventional semiconductor device, and Figure 8 is a circuit diagram showing a conventional semiconductor device.
FIG. 2 is a timing diagram showing operating waveforms of the conventional semiconductor device shown in FIG. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. 1 ・ ・ ・ ・ ・ 2 ・ ・ ・ ・ ・ 3 ・ ・ ・ ・ ・ 41. 42 ・ ・ 5 ・ ・ ・ ・ ・ Potential detection circuit Data line load circuit Memory cell column selection gate Sense amplifier or higher

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも読み出しデータが出力されるデータ線
と、前記データ線に接続され、前記データ線の微少振幅
信号を増幅するセンスアンプを有する半導体装置におい
て、 前記データ線と電源線間に接続される回路と、前記デー
タ線と接地線間に接続される回路から成るデータ線負荷
回路と、 少なくとも入力が前記データ線に、出力が前記データ線
負荷回路に接続され、前記データ線の電位を検出し、前
記データ線負荷回路の導通状態を制御する電位検出回路
とを有することを特徴とする半導体装置。
(1) In a semiconductor device having at least a data line through which read data is output, and a sense amplifier connected to the data line and amplifying a minute amplitude signal of the data line, the semiconductor device is connected between the data line and a power supply line. a data line load circuit including a circuit connected between the data line and a ground line; and a data line load circuit having at least an input connected to the data line and an output connected to the data line load circuit, and detecting the potential of the data line. , and a potential detection circuit that controls the conduction state of the data line load circuit.
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