JPH0636317B2 - Differential amplifier - Google Patents
Differential amplifierInfo
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- JPH0636317B2 JPH0636317B2 JP60288717A JP28871785A JPH0636317B2 JP H0636317 B2 JPH0636317 B2 JP H0636317B2 JP 60288717 A JP60288717 A JP 60288717A JP 28871785 A JP28871785 A JP 28871785A JP H0636317 B2 JPH0636317 B2 JP H0636317B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は差動増幅器に係わり、特に、消費電力の低減を
図った差動増幅器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a differential amplifier, and more particularly to a differential amplifier with reduced power consumption.
第6図は従来の差動増幅器を示す電気回路図であり、
1,2はそのソースを電源電圧VCCに接続されたPチ
ャンネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSとい
う)であり、これらPMOS1,2のゲートは接地さ
れ、そのオン抵抗を利用して負荷として機能している。
PMOS1,2のドレインは、Nチャンネル型MOSト
ランジスタ(以下、NMOSという)3,4のドレイン
に接続されており、NMOS3,4のソースはNMOS
6を介して接地されている。NMOS3,4のゲート
は、図示していないスタティック型記憶セルアレイのビ
ット線BとダミービットD,B線とにそれぞれ接続され
ており、PMOS1,2とNMOS3,4との共通ドレ
インは出力ノードN1,N2として機能し、図示してい
ない出力回路に接続されている。また、NMOS5のゲ
ートは図示していない制御回路の活性化信号端子に接続
されている。FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a conventional differential amplifier,
Reference numerals 1 and 2 denote P-channel type MOS transistors (hereinafter referred to as PMOSs) whose sources are connected to the power supply voltage V CC. The gates of these PMOSs 1 and 2 are grounded and function as loads by utilizing their ON resistances. ing.
The drains of the PMOSs 1 and 2 are connected to the drains of N-channel MOS transistors (hereinafter referred to as NMOS) 3 and 4, and the sources of the NMOSs 3 and 4 are NMOS.
It is grounded via 6. The gates of the NMOSs 3 and 4 are respectively connected to the bit line B and the dummy bits D and B lines of a static memory cell array (not shown), and the common drain of the PMOSs 1 and 2 and the NMOSs 3 and 4 is the output node N 1 , N 2 and connected to an output circuit (not shown). The gate of the NMOS 5 is connected to the activation signal terminal of a control circuit (not shown).
上記構成に係る従来例の動作を第7図のチャートを参照
しつつ、アクセスされたセルに論理“0”が記憶されて
いたとして説明する。The operation of the conventional example having the above configuration will be described with reference to the chart of FIG. 7, assuming that the logic "0" is stored in the accessed cell.
ビット線Bとダミービット線DBとのプリチャージ後、
アクセスされたセルおよびダミーセルがビット線Bとダ
ミービット線DBに接続されると、ビット線Bの電圧は
徐々に降下するが、ダミービット線DBは電源電圧略V
CCに留る。ここで、NMOS5に活性化信号SEが印
加されると、NMOS3,4はNMOS5を介して接地
され、NMOS4のゲート、・ソース間の電圧差がNM
OS3のゲート・ソース間の電圧差より大きくなるの
で、NMOS4のチャンネルコンダクタンスがNMOS
3のそれより大きくなることから、出力ノードN2の電
圧は急速に低下しPMOS2,NMOS4,5のオン抵
抗比で定まる電圧に安定するものの、ビット線Bの電圧
降下によりNMOS3がオフ状態に移行するので、出力
ノードN1の電圧は電源電圧VCCに向って回復する。
こうしてビット線Bとダミービット線DBとの電圧差は
増幅されて出力ノードN1,N2に表われ、出力回路か
ら外部装置、例えばマイクロプロセッサに送られる。After precharging the bit line B and the dummy bit line DB,
When the accessed cell and the dummy cell are connected to the bit line B and the dummy bit line DB, the voltage of the bit line B gradually drops, but the dummy bit line DB has a power supply voltage of approximately V.
Stay in CC . Here, when the activation signal SE is applied to the NMOS 5, the NMOSs 3 and 4 are grounded via the NMOS 5, and the voltage difference between the gate and the source of the NMOS 4 is NM.
Since the voltage difference between the gate and the source of OS3 is larger, the channel conductance of NMOS4 is NMOS.
3, the voltage of the output node N 2 drops rapidly and stabilizes at a voltage determined by the on-resistance ratio of the PMOS2, NMOS4, and 5, but the voltage drop of the bit line B causes the NMOS3 to be turned off. Therefore, the voltage of the output node N 1 recovers toward the power supply voltage V CC .
In this way, the voltage difference between the bit line B and the dummy bit line DB is amplified and appears at the output nodes N 1 and N 2 , and is sent from the output circuit to an external device such as a microprocessor.
上記構成に係わる差動増幅器にあっては、差動増幅開始
後、いずれか一方のNMOS3,4(アクセスされたセ
ルが論理“0”を記憶しているならNMOS4)が、セ
ルからの情報の読出が終了するまでオン状態を維持し、
電源電圧VCCからPMOS2およびNMOS4,5を
介して接地に電流通路が形成されるので、第8図に示さ
れているように長期間にわたり電源電流が流れ、消費電
力が大きくなるという問題点があつた。In the differential amplifier according to the above configuration, after the differential amplification is started, one of the NMOSs 3 and 4 (NMOS 4 if the accessed cell stores the logic “0”) stores the information from the cell. It keeps the ON state until reading is completed,
Since a current path is formed from the power supply voltage V CC to the ground via the PMOS 2 and the NMOSs 4 and 5, the power supply current flows for a long period of time as shown in FIG. Atsuta
本発明の差動増幅器は、それらの間に微少電位差が現れ
る一対の信号ライン、第1出力ノードと共通ノードとの
間に接続されゲートが前記一対の信号ラインの一方に接
続された一導電型の第2トランジスタ、前記共通ノード
と第1電源ラインとの間に接続されゲートに活性化信号
を受ける第3トランジスタ、前記第1出力ノードと第2
電源ラインとの間に接続された逆導電型の第4トランジ
スタ、前記第2出力ノードと前記第2電源ラインとの間
に接続された逆導電型の第5トランジスタ、前記一対の
信号ラインの前記一方に入力が接続され出力が前記第5
トランジスタのゲートに接続された第1相補型インバー
タ、ならびに前記一対の信号ラインの前記他方に入力が
接続され出力が前記第4トランジスタのゲートに接続さ
れた第2相補型インバータを備えることを特徴とする。The differential amplifier of the present invention is a one conductivity type in which a pair of signal lines in which a minute potential difference appears between them, a first output node and a common node are connected, and a gate is connected to one of the pair of signal lines. Second transistor, a third transistor connected between the common node and the first power supply line and receiving an activation signal at its gate, the first output node and the second transistor
A reverse-conductivity-type fourth transistor connected between a power supply line, a reverse-conductivity-type fifth transistor connected between the second output node and the second power supply line, and the pair of signal lines The input is connected to one side and the output is the fifth
A first complementary inverter connected to the gate of the transistor; and a second complementary inverter having an input connected to the other of the pair of signal lines and an output connected to the gate of the fourth transistor. To do.
第1図は本発明の第1実施例を示す電気回路図であり、
従来例と同一構成部分には、同一符号を付し、説明は省
略する。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a first embodiment of the present invention,
The same components as those of the conventional example are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
11,12は、ゲートがビット線Bとダミービット線D
Bとにそれぞれ接続された相補形MOSインバータ(以
下CMOSという)であり、CMOS11,12の各共
通ドレインN3,N4はPMOS2,1のゲートに交叉
接続されている。これらのCMOS11,12は全体と
して閉止手段13を構成している。The gates 11 and 12 have a bit line B and a dummy bit line D.
Complementary MOS inverters (hereinafter referred to as CMOS) respectively connected to B and the common drains N 3 and N 4 of the CMOSs 11 and 12 are cross-connected to the gates of the PMOSs 2 and 1. These CMOSs 11 and 12 constitute the closing means 13 as a whole.
かかる第1実施例の動作を第2図のチャートを参照しつ
つ、ビット線Bに接続されたセルが論理“0”を記憶し
ている場合につき説明する。The operation of the first embodiment will be described with reference to the chart of FIG. 2 when the cell connected to the bit line B stores the logic "0".
プリチャージ後、セルに接続されたビット線Bとダミー
ビット線DBとにわずかな電圧差が生じ、しかも、活性
化信号SEがNMOS5に印加されると、NMOS3,
4はオン状態に移行し、出力ノードN2の電圧はPMO
S2、NMOS4,5のオン抵抗比で按分される電圧値
に安定するが、NMOS3は、ビット線Bの電圧降下に
伴い徐々にオフ状態に向い、出力ノードN1の電圧も電
源電圧VCCに復帰しようとする。したがって、図示し
ていない出力回路は出力ノードN1,N2の電圧差に基
き、アクセスされたセルに記憶されていた論理“0”を
表わす信号を出力する。After the precharge, a slight voltage difference occurs between the bit line B connected to the cell and the dummy bit line DB, and when the activation signal SE is applied to the NMOS 5, the NMOS 3,
4 shifts to the ON state, and the voltage of the output node N 2 is PMO.
S2 is stabilized at a voltage value proportionally divided by the on-resistance ratios of the NMOSs 4 and 5, but the NMOS 3 gradually turns to the off state due to the voltage drop of the bit line B, and the voltage of the output node N 1 also becomes the power supply voltage V CC . Trying to get back. Therefore, an output circuit (not shown) outputs a signal representing the logic "0" stored in the accessed cell, based on the voltage difference between output nodes N 1 and N 2 .
ここで、CMOS12はダミービット線DBが略電源電
圧VCCに留るので、共通ドレインN4は接地電位とな
り、PMOSはオン状態を維持するものの、CMOS1
1はビット線Bの電圧降下に従い反転し、共通ドレイン
N3の電圧は上昇し始める。その結果、PMOS2はオ
フ状態に向って移行し、共通ドレインN3の電圧、すな
わち、PMOS2のゲート電圧と電源電圧VCCとの差
がPMOS2の閾値VTHを割ると、PMOS2はオフ
状態となる。したがって、差動増幅器の消費電流は第3
図に示されているようにPMOS2のオフ状態への移行
に伴い激減し、NMOS3のオフ状態への移行により
「0」となる。Here, in the CMOS 12, since the dummy bit line DB remains substantially at the power supply voltage V CC , the common drain N 4 becomes the ground potential and the PMOS maintains the ON state, but the CMOS 1
1 is inverted according to the voltage drop of the bit line B, and the voltage of the common drain N 3 starts to rise. As a result, PMOS2 proceeds toward the off state, the voltage of the common drain N 3, i.e., the difference between the gate voltage and the source voltage V CC of PMOS2 is dividing the threshold value V TH of PMOS2, PMOS2 is turned off . Therefore, the current consumption of the differential amplifier is the third
As shown in the figure, it drastically decreases with the transition of the PMOS 2 to the off state, and becomes “0” with the transition of the NMOS 3 to the off state.
第4図は本発明の第2実施例であり、第1実施例の構成
に加え、PMOS1,2に並列なPMOS14,15お
よび出力ノードN1,N2間に接続されたPNOS16
を有し、PMOS14〜16の各ゲートを制御回路の活
性化信号端子に接続したものである。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In addition to the configuration of the first embodiment, the PNOS 16 connected between the PMOSs 14 and 15 in parallel with the PMOSs 1 and 2 and the output nodes N 1 and N 2 is shown.
And each gate of the PMOSs 14 to 16 is connected to the activation signal terminal of the control circuit.
上記第2実施例においては、活性化信号SEが新たな読
み出しサイクルの開始に先立ち低レベルに移行すると、
PMOS14〜16がオン状態になり、出力ノードが等
電圧に正確にプリチャージされる(第5図参照)。した
がって、増幅動作の高速化を図ることができ、アドレス
信号のエッヂでトリガパルスを発生させ、各部のリセッ
トを行なうスタティックメモリの高速低消費電力用のセ
ンスアンプとして使用できる。In the second embodiment, when the activation signal SE shifts to the low level before the start of a new read cycle,
The PMOSs 14 to 16 are turned on, and the output node is accurately precharged to an equal voltage (see FIG. 5). Therefore, the amplification operation can be speeded up, and it can be used as a sense amplifier for high speed and low power consumption of a static memory that generates a trigger pulse at the edge of an address signal and resets each part.
以上説明してきたように、本発明によれば、微少電圧差
に基き、オン状態を維持する増幅用トランジスタに接続
されている負荷トランジスタをオフ状態に移行させる閉
止手段を設けたので、差動増幅完了後も電源電流を接地
させる電流経路を徐去でき、消費電力の低減を図れると
いう効果が得られる。As described above, according to the present invention, the closing means for shifting the load transistor connected to the amplifying transistor maintaining the ON state to the OFF state based on the minute voltage difference is provided. Even after completion, the current path for grounding the power supply current can be gradually removed, and the effect of reducing power consumption can be obtained.
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の第1実施例の電気回路図、第2図は第
1実施例のタイミングチャート図、第3図は第1実施例
の電源電流の変化を示すグラフ、第4図は本発明の第2
実施例の電気回路図、第5図は第2実施例のタイミング
チャート、第6図は従来例の電気回路図、第7図は従来
例のタイミングチャート図、第8図は従来例の電源電流
の変化を示すグラフである。 B,DB……微少電圧源、1,2……負荷トランジス
タ、3,4……増幅用トランジスタ、5……活性化用ト
ランジスタ、13……閉止手段、である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an electric circuit diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart diagram of the first embodiment, and FIG. 3 is a change of power supply current of the first embodiment. The graph shown in FIG. 4 is the second of the present invention.
5 is an electric circuit diagram of the second embodiment, FIG. 6 is an electric circuit diagram of the conventional example, FIG. 7 is a timing chart diagram of the conventional example, and FIG. 8 is a power supply current of the conventional example. It is a graph which shows the change of. B, DB ... Micro voltage source, 1, ... Load transistor, 3, 4 ... Amplifying transistor, 5 ... Activation transistor, 13 ... Closing means.
Claims (1)
号ライン、第1出力ノードと共通ノードとの間に接続さ
れゲートが前記一対の信号ラインの一方に接続された一
導電型の第1トランジスタ、第2出力ノードと前記共通
ノードとの間に接続されゲートが前記一対の信号ライン
の他方に接続された一導電型の第2トランジスタ、前記
共通ノードと第1電源ラインとの間に接続されゲートに
活性化信号を受ける第3トランジスタ、前記第1出力ノ
ードと第2電源ラインとの間に接続された逆導電型の第
4トランジスタ、前記第2出力ノードと前記第2電源ラ
インとの間に接続された逆導電型の第5トランジスタ、
前記一対の信号ラインの前記一方に入力が接続され出力
が前記第5トランジスタのゲートに接続された第1相補
型インバータ、ならびに前記一対の信号ラインの前記他
方に入力が接続され出力が前記第4トランジスタのゲー
トに接続された第2相補型インバータを備える差動増幅
器。1. A first of one conductivity type having a pair of signal lines in which a minute potential difference appears between them, connected between a first output node and a common node, and having a gate connected to one of the pair of signal lines. A transistor, a second transistor of one conductivity type connected between the second output node and the common node and having a gate connected to the other of the pair of signal lines; connected between the common node and the first power supply line A third transistor having a gate that receives an activation signal, a fourth transistor of an opposite conductivity type connected between the first output node and the second power supply line, and a second output node and the second power supply line. A reverse-conductivity-type fifth transistor connected in between,
A first complementary inverter having an input connected to the one of the pair of signal lines and having an output connected to the gate of the fifth transistor, and an input connected to the other of the pair of signal lines and having an output of the fourth pair. A differential amplifier comprising a second complementary inverter connected to the gates of the transistors.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60288717A JPH0636317B2 (en) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | Differential amplifier |
EP86113900A EP0218238B1 (en) | 1985-10-09 | 1986-10-07 | Differential amplifier circuit |
DE8686113900T DE3680064D1 (en) | 1985-10-09 | 1986-10-07 | DIFFERENTIAL AMPLIFIER CIRCUIT. |
US06/917,137 US4825110A (en) | 1985-10-09 | 1986-10-09 | Differential amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60288717A JPH0636317B2 (en) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | Differential amplifier |
Publications (2)
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JPS62146487A JPS62146487A (en) | 1987-06-30 |
JPH0636317B2 true JPH0636317B2 (en) | 1994-05-11 |
Family
ID=17733771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60288717A Expired - Lifetime JPH0636317B2 (en) | 1985-10-09 | 1985-12-20 | Differential amplifier |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0636317B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6399938B2 (en) * | 2015-01-22 | 2018-10-03 | 株式会社メガチップス | Differential output buffer |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4247791A (en) * | 1978-04-03 | 1981-01-27 | Rockwell International Corporation | CMOS Memory sense amplifier |
-
1985
- 1985-12-20 JP JP60288717A patent/JPH0636317B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62146487A (en) | 1987-06-30 |
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