JPH07134899A - センスアンプ - Google Patents

センスアンプ

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JPH07134899A
JPH07134899A JP5307159A JP30715993A JPH07134899A JP H07134899 A JPH07134899 A JP H07134899A JP 5307159 A JP5307159 A JP 5307159A JP 30715993 A JP30715993 A JP 30715993A JP H07134899 A JPH07134899 A JP H07134899A
Authority
JP
Japan
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offset
gate
sense amplifier
transistor
sense
Prior art date
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Pending
Application number
JP5307159A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Miura
清志 三浦
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オフセットを従来に比べて格段に小さくする
ことを可能にしたセンスアンプを提供する。 【構成】 クロックφで制御される電流センス方式のM
OS型センスアンプにおいて、出力ノードN10と接地
間にNMOSトランジスタM5を接続するとともに、出
力ノードN10とNMOSトランジスタM5のゲートと
の間にスイッチSを、NMOSトランジスタM5のゲー
トと接地間にキャパシタCをそれぞれ接続し、クロック
φによりスイッチSをオン/オフ制御することによって
オフセット検出モードとセンス・モードとを切り換え、
オフセット検出モードでオフセットをキャパシタCに電
圧として保持し、センス時にその電圧を用いて動作点を
補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、センスアンプに関し、
特に電流センス方式のMOS型センスアンプに関する。
【0002】
【従来の技術】MOS型センスアンプには、電圧センス
方式のものと、電流センス方式のものとがある。そし
て、電圧センス方式のMOS型のアンプでは、オフセッ
トをキャンセルするいわゆるオート・ゼロ機能が実用化
されており、A/Dコンバータなどで使われている。一
方、電流センス方式のMOS型のアンプは、近年、CM
OSメモリのセンスアンプとして、信号線の低振幅化が
可能となることから、注目されるようになってきてい
る。
【0003】従来、この電流センス方式のセンスアンプ
は、図4に示すように、ゲート及びドレインが共通接続
されたPMOSトランジスタM1と、このPMOSトラ
ンジスタM1のドレインと接地間に接続されたNMOS
トランジスタM2と、PMOSトランジスタM1とゲー
トが共通接続されたPMOSトランジスタM3と、この
PMOSトランジスタM3のドレインと接地間に接続さ
れかつゲート及びドレインがNMOSトランジスタM2
のゲートと共通接続されたNMOSトランジスタM4と
からなる電流ミラー回路によって構成されていた。
【0004】このセンスアンプにおいて、コンプリメン
タリな電流Iin,Iinb がPMOSトランジスタM1,
M3の各ソースに入力される。出力電圧Vout は、PM
OSトランジスタM3とNMOSトランジスタM4のド
レイン共通接続点である出力ノードN40から導出され
る。ここで、NMOSトランジスタM2とPMOSトラ
ンジスタM3の各しきい値電圧Vthがそれぞれ本来の値
Vtn,Vtpからずれて、Vn =Vtn+Va ,Vp =Vtp
+Vb になったとする。
【0005】このとき、出力電圧Vout には、このオフ
セットによって
【数1】 で与えられる電圧分が重畳される。ここで、A=gm2
m3/gm1m4である。但し、gm1〜gm4は、MOSトラ
ンジスタM1〜M4の各相互コンダクタンスである。な
お、ここでは、簡単のため、出力コンダクタンスの効果
を無視した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来の電流
センス方式のセンスアンプでは、ある程度のオフセット
低減効果を持っているが、オフセットを十分に小さくす
ることはできなかった。特に、大容量高速メモリでは、
センスアンプが直列に複数段接続されるため、オフセッ
トの影響が増幅され、高速動作にとって大きな問題とな
る。このオフセットは、MOSトランジスタのチャネル
長のばらつきによるものが多いため、従来は、センスア
ンプに使うMOSトランジスタのチャネル長を許容され
る最小長よりも十分に長くする必要があり、よってセン
スアンプのゲインが高くなり、高速動作させることが困
難となっていた。
【0007】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、オフセットを従来に
比べて格段に小さくすることを可能にしたセンスアンプ
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるセンスアン
プは、電流ミラー回路構成のセンスアンプであって、出
力ノードと基準電位点との間に接続されたMOSトラン
ジスタと、出力ノードと上記MOSトランジスタのゲー
トとの間に接続されかつクロックによりオン/オフ制御
されるスイッチ手段と、上記MOSトランジスタのゲー
トと基準電位点との間に接続された容量手段とを備えた
構成となっている。
【0009】
【作用】上記構成のセンスアンプにおいて、クロックの
最初の半サイクルでスイッチ手段を閉じ(オン状態)、
コンプリメンタリな入力電流を共に0にすると、オフセ
ットに起因する電圧が出力ノードに現れる。この電圧は
容量手段にオフセットとして保持される。クロックの次
の半サイクルでスイッチ手段を開き(オフ状態)、入力
電流を供給してセンス・モードに入る。この時、容量手
段に保持した電圧を用いて動作点を補正する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明による電流センス方式のセ
ンスアンプの一実施例を示す回路図である。図1におい
て、ゲート及びドレインが共通接続されたPMOSトラ
ンジスタM1と、このPMOSトランジスタM1のドレ
インと接地(基準電位点)間に接続されたNMOSトラ
ンジスタM2と、PMOSトランジスタM1とゲートが
共通接続されたPMOSトランジスタM3と、このPM
OSトランジスタM3のドレインと接地間に接続されか
つゲート及びドレインがNMOSトランジスタM2のゲ
ートと共通接続されたNMOSトランジスタM4とによ
って電流ミラー回路10が構成されている。
【0011】この電流ミラー回路10の出力端である出
力ノードN10と接地間には、NMOSトランジスタM
5が接続されている。また、出力ノードN10とNMO
SトランジスタM5のゲートとの間には、スイッチ(ス
イッチ手段)Sが接続されている。このスイッチSは、
クロックφによってオン/オフ制御される。さらに、N
MOSトランジスタM5と接地間には、キャパシタ(容
量手段)Cが接続されている。
【0012】上記の回路構成において、先ず、クロック
φの最初の半サイクルでスイッチSを閉じ(オン状
態)、入力電流Iin=Iinb =0とする。この状態をオ
フセット検出モードと呼ぶものとする。このオフセット
検出モードでは、オフセットに起因する電圧ΔVAZが、
出力ノードN10に現れる。この電圧ΔVAZは、
【数2】 なる式で表される。
【0013】ここで、AAZ=gm2m3/gm1(gm4+g
m5)である。但し、gm1〜gm5は、MOSトランジスタ
M1〜M5の各相互コンダクタンスである。数2の式か
ら明らかなように、ループゲインAがNMOSトランジ
スタM5がある分だけ小さくなり、オフセットに起因す
る電圧ΔVAZは小さくなる。クロックφの次の半サイク
ルでは、スイッチSを開き(オフ状態)、入力電流Ii
n,Iinb を供給し、センス・モードに入る。
【0014】センス・モードに入った時、NMOSトラ
ンジスタM5のゲート電圧はキャパシタCによってオフ
セット検出モード時の値に保たれ、直流電流源として働
く。したがって、交流的には、小信号特性、つまり増幅
度は変わらない。これにより、入力換算オフセットは、
AZ(1−A)/A(1−AAZ)倍だけ小さくなる。
【0015】上述したように、入力電流Iin,Iinb が
0のときに発生する出力電圧Voutを、オフセットに起
因する電圧ΔVAZとしてキャパシタCを使って保持し、
センス時にその電圧ΔVAZ分だけセンスアンプの動作点
を補正することにより、オフセットを従来に比べて格段
に小さくすることができる。その結果、オフセットによ
るセンスアンプのスピード低下、つまり製造歩留り低下
及び性能低下を防止できる。また、製造ばらつきの許容
度が増すため、チャネル長の短いMOSトランジスタを
使えるようになることから、センスアンプのより高速化
が図れる。
【0016】図2は、図1の具体的な構成を示す回路図
であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示
してある。本具体例においては、スイッチS及びキャパ
シタCをMOSトランジスタを用いて構成している。す
なわち、出力ノードN10とNMOSトランジスタM5
のゲートとの間に互いに並列接続されたPMOSトラン
ジスタM6及びNMOSトランジスタM7によってスイ
ッチSが構成されている。そして、PMOSトランジス
タM6及びNMOSトランジスタM7の各ゲートに、互
いに逆相のクロックφ,φb が印加される。
【0017】また、NMOSトランジスタM5のゲート
とゲートが共通接続されかつソース及びドレインが接地
されたNMOSトランジスタM8が設けられ、このNM
OSトランジスタM8のゲート容量がキャパシタCとし
て用いられている。このキャパシタCは、オフセットに
起因する電圧ΔVAZを保持するためだけの作用をなすも
のであることから、MOSトランジスタのゲート容量で
良いのである。
【0018】図3は、図2とコンプリメンタリな回路構
成を示す回路図であり、図中、図2と同等部分には同一
符号を付して示してある。本具体例では、電流ミラー回
路20が図2の電流ミラー回路10とコンプリメンタリ
な回路構成の関係にあることから、その出力ノードN2
0と電源(基準電位点)との間にPMOSトランジスタ
M5′が接続され、このPMOSトランジスタM5′の
ゲートと出力ノードN20との間にPMOSトランジス
タM6及びNMOSトランジスタM7が接続されてスイ
ッチSを構成している。
【0019】また、PMOSトランジスタM5′のゲー
トとゲートが共通接続され、ソース及びドレインが電源
に共通接続されてPMOSトランジスタM8′が設けら
れ、このPMOSトランジスタM8′のゲート容量がキ
ャパシタCとして用いられている。上記の回路構成にお
いては、PMOSトランジスタM5′がPMOSトラン
ジスタM3に対して並列に接続されることになるが、動
作原理は図2の回路構成のものと同じである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クロックで制御される電流センス方式のMOS型センス
アンプにおいて、クロックによりオフセット検出モード
とセンス・モードとを切り換え、オフセット検出モード
でオフセットをキャパシタに電圧として保持し、かつセ
ンス時にその電圧を用いて動作点を補正するようにした
ので、オフセットを従来に比べて格段に小さくすること
が可能となる。これにより、オフセットによるセンスア
ンプのスピード低下、つまり製造歩留り低下及び性能低
下を防止できるとともに、製造ばらつきの許容度が増す
ため、チャネル長の短いMOSトランジスタを使えるよ
うになることから、センスアンプのより高速化が図れる
ことになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1の具体的な回路構成を示す回路図である。
【図3】図2とコンプリメンタリな回路構成を示す回路
図である。
【図4】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
10,20 電流ミラー回路 C キャパシタ N10,N20 出力ノード S スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流ミラー回路構成のセンスアンプであ
    って、 出力ノードと基準電位点との間に接続されたMOSトラ
    ンジスタと、 前記出力ノードと前記MOSトランジスタのゲートとの
    間に接続されかつクロックによりオン/オフ制御される
    スイッチ手段と、 前記MOSトランジスタのゲートと基準電位点との間に
    接続された容量手段とを備えたことを特徴とするセンス
    アンプ。
JP5307159A 1993-11-11 1993-11-11 センスアンプ Pending JPH07134899A (ja)

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JP5307159A JPH07134899A (ja) 1993-11-11 1993-11-11 センスアンプ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017158466A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and system using the same
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JP2019511804A (ja) * 2016-03-11 2019-04-25 マイクロン テクノロジー,インク. 強誘電体メモリセルのセンシングのためのオフセット補償

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