JPH0474382A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0474382A
JPH0474382A JP2188381A JP18838190A JPH0474382A JP H0474382 A JPH0474382 A JP H0474382A JP 2188381 A JP2188381 A JP 2188381A JP 18838190 A JP18838190 A JP 18838190A JP H0474382 A JPH0474382 A JP H0474382A
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JP
Japan
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power supply
circuit
amplitude limiting
supply voltage
data bus
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Pending
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JP2188381A
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English (en)
Inventor
Hidenori Nomura
野村 英則
Koji Kato
好治 加藤
Eisaku Ito
栄作 伊藤
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to US07/730,723 priority patent/US5239508A/en
Priority to KR1019910012102A priority patent/KR950000957B1/ko
Priority to EP19910402005 priority patent/EP0468861A3/en
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    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1051Data output circuits, e.g. read-out amplifiers, data output buffers, data output registers, data output level conversion circuits
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体記憶装置のデータバスに読み出された信号を増幅
する増幅器に関し、 電源電圧が変動した場合にもデータバスに読み出された
信号を確実にかつ動作速度を低下させることなく増幅す
ることを目的とし、 記憶セルからデータバスに読み出されたデータを入力信
号としてカレントミラー回路で増幅して出力するととも
にデータバスには入力信号の振幅を制限する振幅制限回
路を接続した半導体記憶装置であって、前記データバス
には振幅中心電圧の異なる複数の振幅制限回路を接続し
、各振幅制限回路には電源電圧に応じて最適な振幅制限
回路を選択して動作させる選択回路を接続して構成する
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体記憶装置のデータバスに読み出された
信号を増幅する増幅器に関するものである。
近年の半導体記憶装置では高速化を図るためにデータバ
スに読み出されたデータがカレントミラー回路で構成さ
れる増幅器で増幅されて後段に出力される。
〔従来の技術〕
第5図に示すように、DRAMのメモリセル11は多数
の記憶セルで構成され、そのメモリセル11にはセンス
アンプ及び入出力ゲート12、コラムデコーダ13及び
ロウデコーダ14が接続され、コラムデコーダ13及び
ロウデコーダ14にはアドレスバッファ15が接続され
ている。そして、制御回路(図示しない)から出力され
るアドレス選択信号がアドレスバッファ15を介してコ
ラムデコーダ13及びロウデコーダ14に出力され、そ
のアドレス選択信号に基づいてメモリセル11内の所定
の記憶セルが選択される。
センスアンプ及び入出力ゲート12にはデータバスDB
、DBが接続され、そのデータバスDB。
11nには後記カレントミラー回路2を介して出力バッ
ファ16が接続されている。そして、読出し動作時には
コラムデコーダ13及びロウデコーダ14の動作により
選択された記憶セルのセル情報がセンスアンプ及び入出
力ゲート12からデータバスDB、DB及びカレントミ
ラー回路2を介して出力バッファ16に出力され、その
出力バッファ16から出力データDoutとして出力さ
れる。
データバスDB、r5′T3には入力バッファ17を介
して入力データDinが入力されている。そして、書き
込み動作時には入力バッファ17からデータバスDB、
DBを介してセンスアンプ及び入出力ゲート12に入力
されたデータがアドレス選択信号に基づいて選択された
記憶セルに格納される。
なお、前記各回路はクロック信号に基づいて動作タイミ
ングがそれぞれ制御されている。
次に、上記のようなりRAMにおいてメモリセル11に
格納されているデータを読み出す場合の動作を説明する
と、第6図に示すように記憶セルlに格納されているデ
ータはワード線WLI及びコラム選択信号ΦAがHレベ
ルとなるとセンスアンプSA及びビット線BL、BLを
介してデータバスDB、!nに読み出され、そのデータ
がカレントミラー回路2に入力信号IN、INとして入
力される。カレントミラー回路2は活性化信号ΦBが入
力されている状態においては入力信号IN。
「Rを増幅して出力信号OUT、σπ了を出力する。
データバスDB、DBと電源Vccとの間には振幅制限
回路3としてNchMO8)ランジスタT rl。
Tr2がそれぞれ接続され、各トランジスタT rl。
Tr2のゲートはそれぞれ電源Vccに接続されて両ト
ランジスタT rl、 T r2は常にオン状態にある
このような構成のDRAMの動作を説明すると、データ
バスDB、DBに相補信号データが読み出されていない
状態ではオン状態にあるトランジスタT rl、 T 
r2によりデータバスDB、 σ1の電位すなわち入力
信号IN、INは電源Vccから各トランジスタT r
l、 T r2のしきい値電圧V thN分だけ下がっ
た電位、すなわちVcc−VthNに維持され、例えば
電源電圧Vccを5V、VthNをIV程度とすると、
入力信号IN、INは約4vに維持される。
この状態から例えばワード線WL1及びコラム選択信号
ΦAがHレベルとなるとビット線BL。
BLに読み出された記憶セルlのデータがセンスアンプ
SAを介してデータバスDB、Inに読み出されてLレ
ベル側の入力信号「Nの電位が僅かに下がり、この入力
信号IN、INがカレントミラー回路2に入力される。
この状態からカレントミラー回路2に活性化信号ΦBが
入力されてカレントミラー回路2が活性化されると、同
カレントミラー回路2は入力信号IN、n’sに基づい
て出力信号OUTを電源Vcc近傍まで引き上げ、同O
UTを0■近傍まで引き下げることにより増幅動作を行
うようになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のようなカレントミラー回路2は、−船釣に入力電
圧IN、INの振幅中心が同カレントミラー回路2に供
給される電源電圧Vccの1/2付近であるとき最も動
作速度が速く、また最も利得が高くなる。
ところが、上記のような構成では入力信号IN。
riハV cc −V thN 近傍、すなわちN 原
電圧V ccの5vに対し4v付近で入力されて1/2
Vccよりかなり高くなるため、動作速度も遅く利得も
小さくなる。また、入力電圧IN、INが電源電圧Vc
c付近に維持されているため、電源Vccに過大な負荷
がかかって電源電圧Vccが一時的に入力電圧より低下
した場合に、入力電圧IN、INが電源電圧Vccより
一時的に高くなって動作速度が低下する原因となる。さ
らに、製造工程でのバラツキによりトランジスタT r
l、 T r2のVthNが小さくなると、このような
電源電圧Vccの変動による影響はさらに大きくなる。
このため、第7図に示すようにデータバスDB。
■と電源Vccとの間に振幅制限回路4として二段ずつ
のNchMOSトランジスタT r3. T r4及び
同T r5. T r6を接続して電源Vccと入力信
号IN。
「にの振幅中心の差を大きくするようにすると、製造工
程でのバラツキにより各トランジスタvthNが大きく
なると、電源電圧Vccが低くなった場合にデータバス
DB、DBの振幅中心が低くなりすぎてカレントミラー
回路3が動作しなくなるという問題点があった。
この発明の目的は、電源電圧が変動した場合にもデータ
バスに読み出された信号をカレントミラー回路で確実に
かつ動作速度を低下させることなく増幅可能とする半導
体記憶装置を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理説明図である。すなわち、記憶セ
ルからデータバスDB、DBに読み出されたデータを入
力信号IN、INとしてカレントミラー回路2で増幅し
て出力するとともにデータバスには入力信号の振幅を制
限する振幅制限回路を接続した半導体記憶装置で、前記
データバスDB。
DBには振幅中心電圧の異なる複数の振幅制限回路5,
6を接続し、各振幅制限回路5,6には電源電圧Vcc
に応じて最適な振幅制限回路を選択して動作させる選択
回路7を接続している。
〔作用〕
電源電圧Vccが変動すると選択回路7の出力信号によ
り動作する振幅制限回路が切り換えられる。
〔実施例〕
以下、この発明を具体化した第一の実施例を第2図及び
第3図に従って説明する。なお、前記従来例と同一構成
部分は同一番号を付してその説明を省略する。
第2図において、データバスDB、DBは前記従来例と
同様なりRAMのデータバスであり、同様な動作により
選択された記憶セルからデータが入力信号IN、INと
して読み出される。
各データバスDB、丁■と電源Vccとの間にはそれぞ
れ一段のNchMOSトランジスタTr7. Tr8が
接続された第一の振幅制限回路5と、それぞれ二段のN
chMO8)ランジスタT r9. T rlO及び同
Trll 、  Tr12が直列に接続された第二の振
幅制限回路6とが設けられている。そして、第一の振幅
制限回路5の各トランジスタTr7.Tr8のゲートに
は後記電源電圧検出回路7aからゲート信号が入力され
、第二の振幅制限回路6のトランジスタTr9. Tr
llのゲートには電源電圧検出回路7aからインバータ
8aを介してゲート信号が入力されている。また、第二
の振幅制限回路6のトランジスタTrlO、Tr12の
ゲートはそのドレインに接続されている。
従って、電源電圧検出回路7aからHレベルの信号が出
力されるとトランジスタT r7. T r8がオンさ
れて第一の振幅制限回路5が動作することによりデータ
バスDB、DBの振幅中心は電源VccからほぼVth
N−回分低下した電圧レベルとなり、電源電圧検出回路
7aからLレベルの信号が出力されるとトランジスタT
r9〜T rl2がオンされて第二の振幅制限回路6が
動作することによりデータバスDB、DBの振幅中心は
電源VccからvthN二段分低回分た電圧レベルとな
る。
電源電圧検出回路7aは電源VccとグランドGとの間
に4段のNchMO3)ランジスタT r13〜T r
16が直列に接続され、各トランジスタT r13〜T
 r16はそのゲートがそれぞれそのドレインに接続さ
れて常時オン状態となっている。そして、トランジスタ
T r13のソースから二段のインバータ8b、8cを
介して前記振幅制限回路5,6に出力信号が出力される
。なお、インバータ8b。
8cにも電源Vccが供給される。
このような構成によりインバータ8bの入力信号レベル
はトランジスタTr14 、 Tr15 、 Tr16
のV thNにより常時的3VthNとなり、例えば電
源Vccとして5Vが供給されるとインバータ8bは3
Vの入力信号をLレベルと判別するため、インバータ8
cからLレベルの信号が出力される。
一方、電源Vccが低下してインバータ8bの入力信号
レベルに近づくと、インバータ8bはその入力信号レベ
ルをHレベルと判別するため、インバータ8CからHレ
ベルの出力信号が出力されるようになっている。従って
、このような電源電圧検出回路7a及び前記インバータ
8aにより前記第−及び第二の振幅制限回路5,6のい
ずれかを選択する選択回路が構成されている。
次に、上記のように構成されたDRAMの振幅制限回路
5,6の作用を第3図に従って説明する。
さて、電源Vccが例えば5Vの正規の電圧レベルに維
持されている状態では電源電圧検出回路7aはインバー
タ8bがその入力信号レベルをLレベルと判定すること
によりインバータ8Cを介してLレベルの信号を出力す
る。すると、第一の振幅制限回路5のトランジスタT 
r7. T r8はオフ状態となるとともに、第二の振
幅制限回路6にはインバータ8aによりHレベルの信号
が出力されるためトランジスタTr9〜T r12はオ
ンされる。
この結果、データバスDB、DBの振幅中心C1は第二
の振幅制限回路6によりVcc−2VthN近傍となる
ため、電源Vccの電圧変動によるカレントミラー回路
2の動作速度の低下は発生しにくい。
一方、電源Vccが一定値以上低下して電源電圧制限回
路7aにおいてインバータ8bがその入力信号をHレベ
ルと判定すると、インバータ8CからHレベルの信号が
出力される。すると、第一の振幅制限回路5のトランジ
スタT r7. T r8はオンされるとともに、第二
の振幅制限回路6にはインバータ8aによりLレベルの
信号が出力されるためトランジスタTr9〜Tr12は
オフされる。
この結果、データバスDB、Tnの振幅中心C2は第一
の振幅制限回路6によりVcc−VthN近傍に移行す
るため、電源Vccが低下しても入力信号IN、TIの
低下によるカレントミラー回路2の増幅動作の停止が発
生しにくい。
従って、電源電圧Vccの広い変動範囲においてカレン
トミラー回路2を確実にかつ動作速度を低下させること
なく動作させることができる。
また、前記電源電圧検出回路7aに代えて第4図に示す
ような電源電圧検出回路7bを構成することもできる。
すなわち、電源VccとグランドGとの間には三段のN
chMO8)ランジスタTr17 、  Tr18 、
  Tr19が直列に接続され、各トランジスタのゲー
トはそのドレインに接続されている。トランジスタT 
r17のソースはトランジスタT r20〜T r23
により前記カレントミラー回路3と同様に構成されたカ
レントミラー回路9の一方の入力端子に接続され、他方
の入力端子は電源VccとグランドGとの間に直列に接
続された同一抵抗値の抵抗R1゜R2間に接続されて1
/2Vccの基準電圧が供給されている。そして、トラ
ンジスタT r22のドレインからインバータ8d、8
eを介して前記第−及び第二の振幅制限回路5,6に出
力信号が出力される。また、このカレントミラー回路9
はゲートが電源Vccに接続された活性化トランジスタ
Tr24により常時活性化されている。
このような構成によりトランジスタT r22のゲート
にはトランジスタTr18 、  Tr19により2V
thNの電圧レベルが入力され、例えば電源Vccに5
Vが供給される状態ではトランジスタT r22のゲー
ト電位より常時1/2Vccが供給されるトランジスタ
T r23のゲート電位の方が高くなるため、インバー
タ8dの入力信号はHレベルとなり、インバータ8dか
らLレベルの信号が出力される。
一方、電源Vccの低下にともなってトランジスタT 
r23のゲート電位が低下してトランジスタTr22の
ゲート電位より低(なると、インバータ8dの入力信号
はLレベルとなり、インバータ8dからHレベルの信号
が出力される。
従って、この電源電圧検出回路7bは前記電源電圧検出
回路7aと同様に動作し、前記電源電圧検出回路7aよ
り電源電圧Vccに対する追随性に優れている。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、この発明は電源電圧が変動した場
合にもデータバスに読み出された信号をカレントミラー
回路で確実にかつ動作速度を低下させることなく増幅す
ることができる優れた効果を発揮する。
第1図よ本発明の原理説明図、 第2図よ本発明の一実施例を示す回路図、第3図は一実
施例の動作を示すグラフ図、第4図よ電源電圧検出回路
の別例を示す回路図、第5図は本発明に関する半導体記
憶装置のブロック図、 第6図は従来例を示す回路図、 第7図は従来例における振幅制限回路の別例を示す回路
図である。
図中、 2はカレントミラー回路、 5.6は振幅制限回路、 7は選択回路、 DB、DBはデータバス、 IN、INは入力信号、 Vccは電源である。
【図面の簡単な説明】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、記憶セルからデータバス(DB、■■)に読み出さ
    れたデータを入力信号(IN、■■)としてカレントミ
    ラー回路(2)で増幅して出力するとともにデータバス
    には入力信号の振幅を制限する振幅制限回路を接続した
    半導体記憶装置であって、 前記データバス(DB、■■)には振幅中心電圧の異な
    る複数の振幅制限回路(5、6)を接続し、各振幅制限
    回路(5、6)には電源電圧(Vcc)に応じて最適な
    振幅制限回路を選択して動作させる選択回路(7)を接
    続したことを特徴とする半導体記憶装置。
JP2188381A 1990-07-17 1990-07-17 半導体記憶装置 Pending JPH0474382A (ja)

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US07/730,723 US5239508A (en) 1990-07-17 1991-07-16 Semiconductor memory device having a plurality of selectively activated data bus limiters
KR1019910012102A KR950000957B1 (ko) 1990-07-17 1991-07-16 데이타 독출용 전류미러 증폭기를 갖는 반도체 메모리 장치
EP19910402005 EP0468861A3 (en) 1990-07-17 1991-07-17 Semiconductor memory device having a current-mirror amplifier for reading data

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US5239508A (en) 1993-08-24
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EP0468861A3 (en) 1992-12-09

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