JPH0330185A - メモリ素子の出力バッファのプレチャージ制御回路 - Google Patents
メモリ素子の出力バッファのプレチャージ制御回路Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ァの制御回路に関するもので、より詳しくは無効データ
(invalid data)をプレチャージさせると
きに無効データの゛゜0”又は“l“の状態に応じてプ
レチャージされる通路を分離して出力側データが゜゛l
”である場合に出力側ノードを放電(discharg
e)させ、出力側データが“0”である場合には充電(
charge vp)させて有効データ(▼alid
data)が出力ざれる前に出力側ノードを望むレベル
に作るアドレス変換検出による出力バッファのプレチャ
ージ制御回路に関する.(従来の技術) 半導体メモリ素子は外部から供給されるデータを内部メ
モリセルに貯蔵させて(WRITE)必要に応じて内部
メモリセルに貯蔵されたデータを読取させて(WRIT
E)出力させるものであって,メモリセルに書込み、読
取りするときに内部的に種々の段#(step)を経る
ようになる. このときデータを出力させる過程を段階的に考察すると
、カラムアドレス信号供給→入出力( I /O)ゲー
ティング→入出力ライン→データエネイブル信号供給ラ
イン→データ/ヘス→データ出力となる.即ちカラムア
ドレス信号が供給されるとそれに基づく入出力( I
/O)端子を選ぶためのゲーティングパルスが出て、入
出力( I /O)ラインが選ばれる. つぎに、入出力ライン段階とデータエネイブル信号供給
ライン段階で、2次にデータセンシングを行って入出力
ラインの小さい電圧を大きな′准圧に作ったあとデータ
パスが選ばれてデータ信号が出力するようになる. そしてデータパスとデータ出力との間にはデータ信号の
転換が必要なのでデータバス前までの信号レベルはCM
OSレベルか、データの出力はTTLレベルとなる. 従って、このときのレベル転換のための出力バッファを
使用するようになる. 従来にも出力バッファのレベル転換のため第3図及び第
4図のような回路を用いているが、第3図のプレチャー
ジ部(9)はコントロールプレチャージパルス(D C
P P)によってMOSトランジスタ(Ml)(M2
)が共にターン●才ンされるかターン●オンされる状態
を維持しているので直流電流(Dc)の損失が生じプレ
チャージレベルを高インピーダンス状態に維持すること
ができないものであった. 又、第4図のような回路ではコントロールプレチャージ
パルス(D C P P)によるゲーティングで電流の
損失を防ぐことができるが、無効データが゜“l”レベ
ルである場合も亦電流の損失が生じるばかりでな〈、プ
レチャージ部(9)に大きなサイズのMOSトランジス
タが使用されなければならないのであった. 以fに第3図および第4図の従来のメモリ素子において
使用される出力側バッファのプレチャージ制御回路につ
いて詳細に説明する. 第3図において,出力バッファ(5)はデータバスのデ
ータ信号(DB),(DB)が印加されるラッチ(1)
と、上記ラッチ(1)の状態信号及びコントロール信号
(ΦTRST)によってデータを処理するコントロール
回路(2)(3)と、−{二記コントロール回路(2)
(3)の信号を出力させるMOSトランジスタ(Mll
)(M12)から構成される. そして,出力バッファ(5)の後端にはMOSトランジ
スタ(Ml)(M2)から構成されたプレチャージ部(
9)が構成される.コントロールプレチャージパルス発
生ffi(10)はアドレス変換信号(■)を受けてコ
ントロールパルスを発生させるコントロールパルス発生
部(6)と、−L記コントロールパルス発生部(6)の
信号を受けてコントロールプレチャージパルス (D C P P)を発生させるパルス発生?B(7)
と,から構成される. このような回路はIM又は4Mメモリ素子(DRAM)
において使用されるプレチャージ制御回路であって、ア
ドレス変換時、アドレス度換信号(■)によってコント
ロールパルス発生部(6)のスリーステートコントロー
ルパルス(ΦTRST)が発生すればコン}a−ルパル
ス(ΦTRST)(7)7*−’)7グエッジ(ra+
+;ngedge)を受けてパルス発生ffB(7)で
4−5nsのコントロールプレチャージパルス(D C
P P)を発生させる. そしてコントロールプレチャージパルス(D C P
P)の発生時、コントロールプレチャーシハルス(D
C P P)はLレベル状態にてプレチャージ部(9)
のMOSトランジスタ(Ml)(M2)のゲートに印加
されるものであって,スリーステートコントロールパル
ス(ΦTRST)の発生時MOSトランジスタ(Ml)
(M2)のゲートにはLレベルの状態信号が印加されて
ターン●オフ状態を雑持するので、出力側(D O U
T)は高インピーダンス状慝となる.その次のサイク
ノレにおいてコントローJレプレチャージパルス(D
C P P)がHレベル状態でMOSトランジスタ(M
l)(M2)のゲートに印加さればMOSトランジスタ
(Ml)(M2)がターン●オンされ出力側(DOUT
)の無効(invalid)レベルを中間レベルに変換
させて次の有効(▼a l id)データが出力される
ときに電流(I OCとISS)ピーク値によるノイズ
を減少させてスピードの向−Eを期するようにしている
.しかしながらこのような長所にも拘らず上記の従来の
技術による回路にあっては、無効データが“1′”であ
る場合にMOSトランジスタ(M2)と共にMOSトラ
ンジスタ(M1)もターンφオンされ、無効データが“
0”である場合にMOS1・ランジスタ(Ml)と共に
MOSトランジスタ(M2)もターン●オンされ、DC
?li流のロス(+033)通路が形成されるのでプレ
チャージレベルがト分な高インピーダンスレベルを雑持
するのに姑害となる原因になるものであった. 第4図は従来の他の実施例を示した出力側パッファのプ
レチャージ制御回路であって、EEPROMの如きメモ
リ素子に使用されている. この回路で出力バッファ(5)とコントロールプレチャ
ージパルス発生部(lO)は第1図の回路と同様な構成
を有している. ただ、出力バッファ(5)の出力側 (DOUT)に連結されるプレチャージ部(9)は上記
出力側(DOUT)がゲートに連結されたMOSトラン
ジスタ(M4)と、上記の出力側(D O U T)及
びMOSトランジスタ(M4)間に連結されるMOSト
ランジスタ(M3)から構成され、MOSトランジスタ
(M3)は、コントロールプレチャージパルス(DCP
P)によって構成される. この回路ではコントロールプレチャージパルス(D C
P P)によるゲーティング時、電流(ISS)のピ
ーク値を減らすことができる利点はあるが、データ“1
″のプレチャージに局限されデータ“l”の場合スピー
ドの向上及び’tffiのピーク値(ISS)を減少さ
せることができないし、大きなサイズのMOSトランジ
スタが要求される. (発明が解決しようとする課題) 本発明はこのような問題点を解決するためのものであっ
て、本発明の目的は、アドレス変換検出によってコント
ロールされる回路でプレチャージ部の出力側に生ずるノ
イズを除去し、データの処理速度を高めることができる
出力バッファのプレチャージ制御回路を提供しようとす
ることである. 他の[1的は、出力側のラッチアップ等の信頼性を考慮
してMOSトランジスタ等でプレチャージ部を構成する
ことができるプレチャージ制御回路を提供しようとする
ことである. (課題を解決するための手段) このような目的を達成するために本発明にあっては、デ
ータ信号が供給されるラッチ(1)と、上記ラッチ(1
)の出力及びコントロール信号(ΦTRST)が印加さ
れデータを出力するコントロール回路(2).(3)と
、このコントロール回路(2),(3)の出力によって
駆動されるMOSトランジスタから構成される出力バッ
ファ(5)と、 アドレス変換信号(■)によってコントロールプレチャ
ージパルス(D C P P)を出力するプレチャージ
パルス発生部(10)と2−ヒ記出カバッファ(5)の
出力(DOUT)を受けるプレチャージ部(9)を含む
DRAMの出力パツファプレチャージ制御回路において
、 上記プレチャージ部(9)へデータ信号(DΦP),(
DIP)を供給するようにデータ信号(DB).(DB
)を受けるMOSトランジスタ(M7).CM.)と、
これに連結されたラッチ(11),(12)と、このラ
ンチ信号と上記プレチャージパルス発生部(10)から
のコントロールプレチャージパルス (D C P P)を人力とする個々のNANDゲート
(NDI).(ND2)と,これに連結されたインパー
タ(17),(18)と、から構成されるデータ変換信
号発生部(25)と、 七記データ変換信号発生部(25)の各出力が印加され
るMOSトランジスタ(M5)(M6)のゲートを含む
プレチャージ部(9)とを連結構成したことを特徴とす
る. (作用) 本発明はプレチャージ部を構或するMOSトランジスタ
等の駆動が、無効データのデータ状態(“1″゛又は“
”0”)に応じてそれぞれ異なるMOSトランジスタ(
M5).(M6)が駆動され、Hレベル(“1゜′)の
右効データの供給時にはプレチャージ部9に充電通路が
形成、出力され、全体的なレベルが上F4 Lて速やか
にTLLレベルの信号が出力される, また、Lレベル(“0″)の有効データの供給峙にはプ
レチャージ部9の放電通路が形成され,全体的なレベル
を降下させて速やかにTTLレベルに転換されるように
することにより行われる.すなわち本発明は、CMOS
レベルをTTLレベルに変換させる出力側に無効データ
状懲に応じてプレチャージされるようにする回路におい
て、無効データに基づいてデータ変換信号発生部25の
データ信号(DΦP)、(DIP)が出力バッファ5の
出力側が充.放電されるように作用し,つぎに供給され
る有効データが出力パッファ5の出力側に出力される前
に上記出力側のレベルが予め、降下又は上昇されるよう
にしたものである.(実施例) 以下添付の図面によって詳しく説明すると、第1図は本
発明の回路図の実施例を示している.即ち,本発明の回
路はデータパス(D B)(D B)のデータ信号が供
給されるラッチ(1)と、上記ラッチ(1)の出力及び
コントロール信号(ΦTRST)が印加されデータ(“
1”又は゜゛O”)信号を出力させるコントロール回路
(2)(3)と,コントロール回路(2)(3)の出力
信号によって駆動されるMOSトランジスタCP.41
1)(M12)から構成される出力バアクア(5)と、
アドレス変換信号(■)によってスリーステートコント
ロール信号 (ΦTRST)を発生させるコントロールパルス発生部
(6)と、七記コントロールパルス発生部(6)の出力
を受けてコントロールプレチャージパルス(D C P
P)を出力させるパルス発生部(7)とから構成され
るプレチャージパルス発生部(10)と,前記出力バッ
ファ(5)の出力(DO.UT)を受けるプレチャージ
部(9)を含むDRAMの出力バッファプレチャージ回
路において,前記プレチャージ部(9)にデータ信号(
DΦP) (D I F)を供給するデータ変換信号
発生部(25)が設けられている、. データ変換信号発生部(25)はデータバス(DB)(
DB)のデータ信号を供給させるMOSトランジスタ(
M7)(M8)と. −1二記MOSトランジスタ(M
7)(M8)の出力をラッチさせるラッチ(11)(1
2)と、ラー2チ(11)(12)の状懲信号及び前記
プレチャージパルス発生部(10)からのコントロール
プレチャージパルス(D C P P)をアンド(AN
D)させるためのナンドゲート(MDI)(ND2)及
びインバータ(I 7) (I 8)から構成される
前記プレチャージ部(9)へデータ信号(DΦP)、(
DIP)を供給する. このデータ変換信号発生部(25)が、データ信号CD
ΦP),(DIP)に基ついて動作されるMOSトラン
ジスタ(M5)(M6)が前記出カバッファ(5)の出
力側(DOUT)に連結された出力バッファ(5)の後
端に連結されている。
印加されるデータ信号は入出力( I /O)センシン
グを経て出力側(D O U T)に伝達されるデータ
であり、スリーステートコントロール信号(ΦTRST
)はカラムアドレスエネイブル信号(C A S)のフ
ォーリング特点で遅延されエネイブルされる信号であっ
て、出力側(DOUT)ノードでデータ出力するか否か
を決定するat@をする. コントロールプレチャージパルス(DCPP)は第2図
(イ)の如くアドレス変換信号(■)のフォーリングエ
ッジによりコントロール信号(ΦTRST)は降下(s
hut ddown)され、このフォーリングエッジの
時、自動的なパルス幅(AUTO)を有するパルスが発
生される.又、データバスラインプレチャージパルス (ΦDOP)はデータエネイブル信号供給ライン(DO
line)及びデータパス(DB)(7)/−ドをア
ドレス変換信号(■)がLレベルである間、プレチャー
ジさせる機能をする. 先ず、本発明の駆動状態を大略的に検討すると、出力ハ
ッファ(5)のデータパス(D B)に゜゜0”のデー
タが書込まれ、データバス(D B)に“1”のデータ
が書込まれた場合、ラッチ(1)を通じてノアゲート(
Not)の出力は“l”となりノアゲート(NO2)の
出力は11 0 IIとなる. 上記ノアゲート(Not)(NO2)出力とコントロー
ル信号(ΦTRST)の出力を比較してコントロール回
路(2)(3)にHレベルの状ff,信号が出力される
. 若しも、データ“l”のコントロール回路(2)が動作
される場合,Hレベルの状慝信号をMOSトランジスタ
(Mll)のゲート側に供給して出力側(D O U
T)が“1″レベル状懲(Hレベル状J!i)となり、
データ“O”のコントロール回路(3)が動作する場合
、Hレベルの状態信号がMOSトランジスタ(M12)
をタ−7●オンさせるので出力{II (DOUT)は
Lレベル状態になる. このようにCMOSレベルがTTLレベルに変換される
ときに、出力側(D O U T)がHレベルを雑持す
る場合、プレチャージ部(9)から予め、MOSトラン
ジスタ(M5)をターン●オンさせて電源(VCC)が
供給されるようにしてレベルが上昇される高インピーダ
ンス状態を作ってやり、出力側(DOUT)にレベルが
繍持される場合プレチャージ部(9)から予め、MOS
トランジスタ(M6)をターン●オンさせてLレベル状
態に維持されるようにするのである.このとき、このプ
レチャージ部(9)から予めインピーダンスの変化が生
ずるようにするのはデータ変換信号発生部(25)の出
力に依存するようになる. 以下この動作関係を第2図の(イ)によって無効データ
が“l”状態の場合として説明すると、機械的なマシン
サイクルであるカラムアドレスエネイブルシグナル(C
AS)が発生するとLレベル状態信号を感知してカラム
アドレス(Ai)信号が発生される. このカラムアドレス(Ai)にはアドレス(CAi)の
間、Hレベルの無効データが書込まれ、アドレス′(C
Aj)の間、Lレベルの有効データが書込まれる. 今、プレチャージパルス発生部(10)にアドレス変換
信号(■)が供給されるとコントロールパルス発生部(
6)を通じてスリーステートコントロール信号(ΦTR
ST)を出力させる. 上記アドレス変換信号(■)は・内部に入出力(I/O
)ゲーティングエネイブル信号 (ΦYE)及びカラムアドレス信号(Ai)によって生
成され、一定な自動パルス幅 (AUTO)を以て繰り返される. のスリーステートコントロール信号 (ΦTRST)l*/<ッファ(5)のコントロール回
路(2)(3)に印加されコントロール回路(2)(3
)を通じて出力される信号を選ぶようになる. そして、スリーステートコントロール信号(ΦTRST
)はパルス発生部(7)に印加されて出力バッファ(5
)の出力側(DOUT)コントロールプレチャージパル
スを発生させる.このときにもパルス発生f’iR (
7)によって一定なパルス幅(AUTO)をイ1するよ
うになる.このパルス幅は出力側(D O U T)を
プレチャージさせる蒔間で十分に高インピーダンスを維
持できるようになっており、データバスラインプレチャ
ージパルス(ΦDOP)はデータエネイプル信号供給ラ
イン(Do口ne)及びデータバス(D B)ラインを
アドレス変換信号(■)がLレベルを維持する間、プレ
チャージさせる機能を行う.コントロールプレチャージ
パルス(D C P P)はデータ変換信号発生部B(
25)に入力されデータ信号(DIF)(DΦP)の出
力するか否かを決定する.データ変換信号発生部(25
)はスリーステートコントロール信号(ΦTRST)が
供給されればMOSトランジスタ(M7)(M8)を通
じてデータパス(D B)(D B)のデータが供給さ
れ、ラッチ(1l)(l2)を通じてナンドゲート(N
D l)(ND2)及びインバータ(I7)(I8)か
ら構成されたアンド回路によってデータ(D I F)
(D O P)が出力される. 従って、上記タイムチャートにおけるようにステートコ
ントロール信号(ΦTRST)がHレベルのとき無効デ
ータが出力バッファ(5)の出力側(DOUT)に供給
される間、ラッチ(l1)(l2)にそれぞれ伝達され
、コントロールプレチャージパルス(D C P P)
がエネイブルのときデータパス(DB)(DB)を通じ
て印加される無効データの状態に応じてデータ(DΦP
)(D I F)を発生させる. ここで、無効データが″1”であればデータ(D I
F)はHレベル、データ(D O P)はLレベルとな
り無効データが“O”であれば、データ(D O P)
はHレベル、データ(D I F)はLレベルの信号を
発生させてプレチャージ部(9)のMOSトランジスタ
(Ml)(M2)のゲート側に印加される。
)を通じて印加されるデータ信号はノアゲー} (NO
I)(NO2)及びインバータ(I 1) (I 2
)から構成されたラッチ(1)を通じてコントロール回
路(2)(3)に印加され,コントロール回路(2)(
3)ではスリーステートコントロール信号(ΦTRST
)が印加さればMOSトランジスタ(Mll)(M12
)のゲートに印加される. 結局,無効データが“t”であればデータ信号(D I
F)はHレベルとなりプレチャージ部(9)のMOS
トランジスタ(M6)をターン●才ンさせるので、出力
側(D O U T)の電源が放電されMOSトランジ
スタ(M6)に流れインピーダンスレベルが低くなるよ
うになる.反対に,無効データが“Onである場合には
データ信号(D4)P)はHレベルとなりMOSトラン
ジスタ(M5)がターン・オンされる.従ッテ,出力側
(DOUT) にWIf (VCC)が供給されて充電
されるので高インピーダンスレベルを維持するようにな
るもので、有効データが出力されるとき、出力側インピ
ーダンスが予め調節され無効データに対する影響を受け
ないので,ノイズが大きく減少されスピードが大きく向
上される. 即ち,第2図(イ)から出力側(DOUT)を考察する
と、無効データがHレベル状懲においてコントロール信
号(ΦTRST)及びデータパス(D B)の状態信号
が合成された出力が表われ,無効データが“l”状態で
MOS}テンジスタ(M6)がターン●オンされてデー
タ信号CD I P)とともにl次レベルを降下させて
スリーステートコントロール信号(ΦTRST)によっ
て2次降下させたレベルを維持するようになりプレチャ
ージされる全体的なレベルを降下させる. 従って、次のアドレス(CAJ)区間に印加される有効
データは降下されたレベルに共に書込まられるのでノイ
ズの減少及びスピードを向上させることができる. 第2図(0)のように無効データがLレベルの状態(“
0”)である場合に出力側(DOUT)のレベルを考察
すると、このときには、(イ)の如くカラムアドレス(
Aj)においてアドレス(CAi)区間で無効データ“
0″が書込まれアドレス(CAj)区間には有効データ
が″l″が潜込まれるようになる. 従って、出力側(DOUT)は無効データレベルがLレ
ベル状態において、スリーステートコントロール信号(
OTRST)及びデータバス(D B)の状態信号によ
って合成された出力が表われ,無効データが“0”状態
でMOSトランジスタ(M5)がターン●オンされてデ
ータ信号(D O P)と共に1次にレベルを上昇させ
たあと、スリーステートコントロール信号(OTRST
)によって2次にレベルを上昇させるようになる. 従って、次のアドレス(CAJ)区間で印加される有効
データは上昇されたレベルと共に書込まられるのでノイ
ズの減少及びスビートを向上させることができる. (発明の効果) 以上におけるように、本発明は無効データ゜“1”又は
“0”の状態に応じて出力側が充電又は放電されるよう
にプレチャージさせることにより、CMOSレベルがT
TLレベルに変換されるときに、ノイズを減少させるこ
とができるので、入力レベルのマージンを大きくするこ
とができるし、予め,充電されるか放電されたレベルで
、有効データが供給されるのでデータの処理速度を高め
ることができるのである. 特に、本発明のプレチャージ部はNチャネルMOSトラ
ンジスタを使用してラフチアップ等動作時信頼性を与え
ることができるので、出力バッファの所要量トランジス
タを使用することができる利点があるのである.
ャージ制御回路図であり, 第2図(4) ,(o)は本発明において出力側バッフ
ァのプレチャージされる動作状態を示すタイムチャート
であり、 ff43図は従来のメモリ素子(4MDRAM)におい
て使用される出力側バッファのプレチャージ制御回路図
であり、 第4図は従来の他の実施例を示した出力側バッファのプ
レチャージ制御回路図である.図面の主要部分に対する
符号の説明 1,11.12・・・ラッチ 2.3・・・コントロール回路 5・・・出力バッファ 6・・・コントロールパルス発生部 7・・・パルス発生部 9・・・プレチャージ部lO
・・・プレチャージパルス発生部 l5・・・データ変換信号発生部 DB,DB・・・データパス OTRST・・・コントロール信号(スリーステート用
) ■・・・アドレス変換信号 CAS・・・カラムアドレスエネイブル信号Ai・・・
カラムアドレス ODOP・・・データバスラインプレチャージパルス DCPP・・・コントロールプレチャージバルスDIP
,DOP・・・データ信号 DOUT・・・出力(側) NOI,NO2・・・ノアゲート I 1−I8・・・インバータ Ml ,M2 ,M3 ,・・・・・・MOSトランジ
スタMDI,ND2・・・ナンドゲート
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 データ信号が供給されるラッチ(1) と、上記ラッチ(1)の出力及びコントロール信号(Φ
TRST)が印加されデータを出力するコントロール回
路(2)、(3)と、このコントロール回路(2)、(
3)の出力によって駆動されるMOSトランジスタから
構成される出力バッファ(5)と、 アドレス変換信号(■)によってコン トロールプレチャージパルス(DCPP)を出力するプ
レチャージパルス発生部(10)と、上記出力バッファ
(5)の出力 (DOUT)を受けるプレチャージ部(9)を含むDR
AMの出力バッファプレチャージ制御回路において、 上記プレチャージ部(9)へデータ信号 (DΦP)、(DIP)を供給するように、データ信号
(DB)、(■)を受ける MOSトランジスタ(M7)、(M8)と、これに連結
されたラッチ(11)、(12)と、このラッチ信号と
上記プレチャージパルス発生部(10)からのコントロ
ールプレ チャージパルス(DCPP)を入力とする個々のNAN
Dゲート(ND1)、(ND2)と、これに連結された
インバータ(17)、(18)と、から構成されるデー
タ変換信号発生部(25)と、 上記データ変換信号発生部(25)の各出 力が印加されるMOSトランジスタ (M5)、(M6)のゲートを含むプレ チャージ部(9)とを連結構成したことを特徴とするメ
モリ素子の出力バッファプレ チャージ制御回路。
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