JPH0831183A - Voltage type sense amplifier - Google Patents

Voltage type sense amplifier

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JPH0831183A
JPH0831183A JP6161152A JP16115294A JPH0831183A JP H0831183 A JPH0831183 A JP H0831183A JP 6161152 A JP6161152 A JP 6161152A JP 16115294 A JP16115294 A JP 16115294A JP H0831183 A JPH0831183 A JP H0831183A
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JP
Japan
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stage
cmsa
sense amplifier
output
type sense
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JP6161152A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Katayama
徹 片山
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a voltage type sense amplifier of 1 stage CMSA constitution and a voltage type sense amplifier of 2 stage CMSA constitution which can stably obtain sufficient amplification factor and output even when a low voltage source is used. CONSTITUTION:This device is provided with P type MOS transistors 11, 12 pulling up an input data line of a memory cell 13, current mirror type sense amplifiers 15a, 16a of 1 stage CMSA constitution amplifying data DATA, *DATA of the memory cell 13 transmitted from data lines BLA, *BLA, and MOS transistors 31, 32 constituting a negative feedback type MOS circuit raising a common source potential at a common source side of its driving stage. Further. this device is provided with current mirror type sense amplifiers 15b, 16b of 2nd stage amplifying DATAa, *DATAa of current mirror type sense amplifiers 15a, 16a, and a voltage type sense amplifier of 2 stage CMSA constitution is formed so that it is constituted with a complementary MOS circuit using P type MOS transistors 41, 42 at a load side of an output amplifying stage 40 and output signals *OUTa, OUTa are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、データ線を介して伝送
されるメモリセルのデータを、カレントミラー形センス
増幅器(以下、CMSAという)を使用して増幅する電
流形センス増幅器、特に、電源に低電圧電源を使用する
場合にも好適な電圧形センス増幅器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current type sense amplifier for amplifying data in a memory cell transmitted via a data line using a current mirror type sense amplifier (hereinafter referred to as CMSA), and more particularly to a power supply. The present invention also relates to a voltage-source sense amplifier suitable even when a low-voltage power supply is used.

【0002】[0002]

【従来の技術】スタテックRAM等、メモリセルから情
報をデータ線から取り出す場合、データ出力レベルが小
さいことから、センス増幅器によって所定レベルまで増
幅することが行われる。この場合、ノイズや製造工程の
変動に強いセンス増幅器として、電圧形センス増幅器が
使用されている。第6図は、従来の電圧形センス増幅器
の一例を示したものである。第6図において、ビットラ
イン線対BLA、*BLAは、P形MOSトランジスタ
(以下、PMOSという)11及び12によってプルア
ップされて、メモリセル13に供給される。ビットライ
ン線対BLA、*BLA(*は反転符号を示す、以下同
様)とその隣のビットライン線対(図示せず)との間に
存在する容量のため隣のビットライン線対にメモリセル
書込み等による大きなレベル変動があると、ビットライ
ン線対BLA、*BLAにもその影響が生じる。電源が
高電圧(例えば5V)である場合は、実際上の影響は少
ないが、電源が低電圧(例えば3V)である場合は、そ
影響は大きく無視できない。
2. Description of the Related Art When information is taken out from a data line from a memory cell such as a static RAM, a data output level is small, so that a sense amplifier amplifies the information to a predetermined level. In this case, a voltage-type sense amplifier is used as a sense amplifier that is resistant to noise and manufacturing process variations. FIG. 6 shows an example of a conventional voltage type sense amplifier. In FIG. 6, the bit line line pair BLA, * BLA is pulled up by P-type MOS transistors (hereinafter referred to as PMOS) 11 and 12 and supplied to the memory cell 13. Due to the capacitance existing between the bit line line pair BLA, * BLA (* indicates an inversion sign, the same applies below) and the bit line line pair (not shown) adjacent to the bit line line pair, a memory cell is provided in the adjacent bit line line pair. If there is a large level change due to writing or the like, the bit line line pair BLA, * BLA is also affected. When the power source has a high voltage (for example, 5V), the actual effect is small, but when the power source has a low voltage (for example, 3V), the effect cannot be ignored.

【0003】図7及び図8は、この隣接ビットライン線
対のレベル変動による影響の様子を示したものである。
ビットライン線対のプルアップにN形MOSトランジス
タ(以下、NMOSという)を使用すると、その電位降
下が大きい。このため、低電圧電源の場合には、隣接す
るビットライン線対BLB、*BLBの電位BLBV、
*BLBVが低レベルになると、図7に示すように、メ
モリセル13に供給されるビットライン線対BLA、*
BLAの電位BLAV、*BLAVも低下するようにな
る。この結果、メモリセル13内のデータノード電位N
V、*NVよりも低下するので、メモリセル13は、そ
のデータを確実かつ安定に保持できなくる可能性があ
る。これに対し、ビットライン線対BLAのプルアップ
にPMOSを使用すると、その電位降下が小さい、この
ため、隣接するビットライン線対BLB、*BLBの電
位BLBV、*BLBVが低電位になっても、図8に示
すように、メモリセル13に供給されるビットライン線
対BLA,*BLAの電位BLAV、*BLAVの電位
は多少低下するだけで、メモリセル13内のデータノー
ド電位NV、*NVよりも充分高いので、メモリセル1
3は、そのデータを確実かつ安定に保持することができ
る。そこで、低電圧電源を使用する場合は、PMOSを
使用してビットライン線対BLA、*BLAのプルアッ
プが行われる。
FIG. 7 and FIG. 8 show the influence of the level fluctuation of the adjacent bit line pair.
If an N-type MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS) is used for pulling up the bit line pair, the potential drop is large. Therefore, in the case of a low voltage power supply, the potential BLBV of the adjacent bit line pair BLB, * BLB,
When * BLBV becomes low level, as shown in FIG. 7, a pair of bit line lines BLA, * supplied to the memory cell 13
The potentials BLAV and * BLAV of BLA are also lowered. As a result, the data node potential N in the memory cell 13
Since it becomes lower than V and * NV, the memory cell 13 may not be able to reliably and stably hold the data. On the other hand, when a PMOS is used for pulling up the bit line pair BLA, the potential drop is small. Therefore, even if the potential BLBV, * BLBV of the adjacent bit line pair BLB, * BLB becomes low potential. As shown in FIG. 8, the potentials BLAV, * BLAV of the bit line pair BLA, * BLA supplied to the memory cell 13 are only slightly lowered, and the data node potentials NV, * NV in the memory cell 13 are reduced. Is much higher than memory cell 1
3 can hold the data reliably and stably. Therefore, when a low voltage power supply is used, the bit line pair BLA, * BLA is pulled up by using PMOS.

【0004】メモリセル13から取り出されたデータD
ATA、*DATAは、Yゲート14によりデコードさ
れ、データ線対DLA、*DLA上に取り出されて、C
MSA15及び16に供給される。CMSA15及び1
6は、同じ構造であるので、両者の構成及び動作をCM
SA15を参照して説明する。CMSA15において、
能動負荷回路を形成するカレントミラー回路は、ドレー
ンとゲートを接続したPMOS151のゲートがPMO
S152のゲートに接続されて構成される。NMOS1
53は、PMOS151を駆動する駆動段であり、NM
OS154は、PMOS152を駆動する駆動段であ
る。NMOS153及び154の両ソースは、リード付
勢用のNMOS17を介して電源に接続され、NMOS
17のゲートには、リード信号READが印加される。
Data D retrieved from memory cell 13
ATA and * DATA are decoded by the Y gate 14 and taken out on the data line pair DLA and * DLA to obtain C
Supplied to MSA 15 and 16. CMSA 15 and 1
Since 6 has the same structure, CM and CM
This will be described with reference to SA15. In CMSA15,
In the current mirror circuit forming the active load circuit, the gate of the PMOS 151, which connects the drain and the gate, has the PMO
It is configured by being connected to the gate of S152. NMOS 1
53 is a driving stage for driving the PMOS 151,
The OS 154 is a drive stage that drives the PMOS 152. Both sources of the NMOSs 153 and 154 are connected to a power source through a lead biasing NMOS 17,
A read signal READ is applied to the gate of 17.

【0005】PMOS152とNMOS154の両ドレ
ーンの接続点からは、CMSA15の出力端子として出
力*OUTaが発生される。更にこの接続点には、PM
OS155及びNMOS156の両ソースが接続され、
PMOS155及びNMOS156の両ドレーンは、P
MOS151とNMOS153の接続点に接続される。
PMOS155及びNMOS156のゲートにはCMS
A15のイコライズ信号*EQ及びEQが印加される。
以上の構成は、CMSA16及びリード付勢用のNMO
S18についても同様であるが、CMSA16の出力
は、OUTaとなる。この構成において、リード時は、
リード信号READがNMOS17のゲートに印加され
ると、NMOS17及び18がオンとなり、CMSA1
5及び16が付勢される。一方、メモリセル13から取
り出されたデータDATA、*DATAがCMSA15
及び16に供給されると、CMSA15においては、デ
ータ*DATAはNMOS153のゲートに供給され、
データDATAはNMOS154のゲートに供給され
る。一方、CMSA15のイコライズ信号EQ、*EQ
が解除されていると(EQが低レベル、*EQが高レベ
ル)、メモリセル13のデータDATA、*DATAが
CMSA15に供給され(データが広がってくる)、出
力端子(PMOS152とNMOS154の両ドレーン
の接続点)からCMSA15の出力*OUTaが発生さ
れる。
An output * OUTa is generated as an output terminal of the CMSA 15 from the connection point of both drains of the PMOS 152 and the NMOS 154. Furthermore, at this connection point, PM
Both sources of OS155 and NMOS156 are connected,
Both drains of the PMOS 155 and the NMOS 156 are P
It is connected to the connection point between the MOS 151 and the NMOS 153.
CMS is used for the gates of the PMOS 155 and the NMOS 156.
The equalize signals * EQ and EQ of A15 are applied.
The above configuration is the CMSA 16 and the NMO for biasing the leads.
The same applies to S18, but the output of the CMSA 16 is OUTa. With this configuration, when reading,
When the read signal READ is applied to the gate of the NMOS 17, the NMOS 17 and 18 are turned on and the CMSA1
5 and 16 are activated. On the other hand, the data DATA and * DATA retrieved from the memory cell 13 are CMSA15.
In the CMSA 15, data * DATA is supplied to the gate of the NMOS 153.
The data DATA is supplied to the gate of the NMOS 154. On the other hand, the equalization signals EQ and * EQ of the CMSA 15
Is released (EQ is low level, * EQ is high level), the data DATA and * DATA of the memory cell 13 are supplied to the CMSA 15 (data spread), and output terminals (both drains of the PMOS 152 and the NMOS 154). The output * OUTa of the CMSA 15 is generated from the connection point).

【0006】図2及び図3は、CMSA15の動作特性
及びその信号波形を説明したものであるが、その内容
は、CMSA16の動作及びその動作特性にも適用され
る。CMSA15のPMOS151及び152のドレー
ン・ソース電圧Vds対ドレーン・ソース電流Ids特
性(動作特性)は、Caで示される動作特性となり、N
MOS153及び154の動作特性は、Cbで示される
動作特性となる(なお、動作特性Ca′及びCb′につ
いては、後記本発明の実施例Aに関連して説明する)。
したがって、PMOS151及びNMOS153の動作
点は、P点なり、PMOS152及びNMOS154の
動作点も、同様にP点となる。図から明らかなように、
PMOS151及び152は飽和領域で動作するが、N
MOS153及び154は線型領域で動作する。MOS
トランジスタは、飽和領域で増幅度が大きいが、線型領
域では十分な増幅度が得られない。このため、図3に点
線で示すように、CMSA15及び16の出力*OUT
a及び出力OUTaのレベル差で表されるようにセンス
増幅器の出力は低レベルとなり、十分な増幅度及び出力
が得られなくなる(なお出力*OUTa′及びOUT
a′については、後記本発明の実施例Aに関連して説明
する)。
2 and 3 describe the operating characteristics of the CMSA 15 and its signal waveforms, the contents thereof are also applied to the operation of the CMSA 16 and its operating characteristics. The drain-source voltage Vds vs. drain-source current Ids characteristic (operating characteristic) of the PMOS 151 and 152 of the CMSA 15 becomes the operating characteristic indicated by Ca, and N
The operating characteristics of the MOSs 153 and 154 are those indicated by Cb (note that the operating characteristics Ca ′ and Cb ′ will be described later in connection with Example A of the present invention).
Therefore, the operating points of the PMOS 151 and the NMOS 153 are P points, and the operating points of the PMOS 152 and the NMOS 154 are also P points. As is clear from the figure,
PMOS 151 and 152 operate in the saturation region, but N
The MOSs 153 and 154 operate in the linear region. MOS
Although the transistor has a large amplification factor in the saturation region, it cannot obtain a sufficient amplification factor in the linear region. Therefore, as shown by the dotted line in FIG. 3, the outputs * OUT of the CMSAs 15 and 16
The output of the sense amplifier becomes a low level as represented by the level difference between a and the output OUTa, and a sufficient amplification degree and output cannot be obtained (the output * OUTa ′ and OUT).
a 'will be described later in connection with Example A of the present invention).

【0007】上述のCMSA1段構成の電圧形センス増
幅器を改良した電圧形センス増幅器として、CMSA2
段構成の電圧形センス増幅器がある。これは、データ線
から伝送されるメモリセルのデータを2段のCMSAを
用いて増幅することにより、増幅度が大きく、かつ、出
力も大きくなるように改良したものである。図9は、従
来のCMSA2段構成の電流形センス増幅器の一例を示
したものである。図9において、図6に示した1段CM
SA構成の電流形センス増幅器と同じ構成部分には、同
じ符号を使用して説明する。第1段目のCMSA、リー
ド付勢ゲートNMOSは、CMSA15a、NMOS1
7a並びにCMSA16a、NMOS18aで示し、第
2段目のCMSA、リード付勢ゲートNMOSは、CM
SA15b、NMOS17b並びにCMSA16b、N
MOS18bで示して区別する。19はPMOS及びN
MOSが並列に接続されたイコライズ回路で、CMSA
15a及び16aの出力端子間に接続され、両CMSA
内に設けられたイコライズ回路(図6の155、156
及び165、166)と同様に機能する。メモリセル1
3から取り出されたデータが第1段目のCMSA15a
及び16aによって増幅されるまでの動作は、図6で説
明した従来のCMSA1段構成の電圧形センス増幅器と
同じである。CMSA15a及び16aの出力はデータ
*DATAa及びデータDATAaで示される。出力デ
ータは2段目のCMSA15b及びCMSA16bによ
って増幅される。このCMSA15b及び16bの出力
はデータ*DATAb及びデータDATAbで示され、
更に、出力増幅部20に印加されて増幅される。
As a voltage type sense amplifier which is an improvement of the above voltage source type sense amplifier of CMSA, CMSA2
There are voltage sense amplifiers in stages. This is improved by amplifying the data of the memory cell transmitted from the data line by using the two-stage CMSA so that the amplification degree is large and the output is also large. FIG. 9 shows an example of a conventional CMSA two-stage current source sense amplifier. In FIG. 9, the one-stage CM shown in FIG.
The same components as those in the SA current source sense amplifier will be described using the same reference numerals. The first-stage CMSA and read energizing gate NMOS are CMSA 15a and NMOS1.
7a, CMSA 16a, and NMOS 18a, and CMSA of the second stage and read energizing gate NMOS are CM
SA15b, NMOS17b and CMSA16b, N
A MOS 18b is used for distinction. 19 is PMOS and N
An equalizer circuit in which MOSs are connected in parallel.
Connected between the output terminals of 15a and 16a, both CMSA
The equalizing circuit provided inside (155, 156 of FIG. 6)
And 165, 166). Memory cell 1
The data fetched from No. 3 is the CMSA 15a on the first stage.
The operations up to the amplification by 16a and 16a are the same as those of the voltage source sense amplifier of the conventional CMSA one-stage configuration described in FIG. The outputs of the CMSAs 15a and 16a are indicated by data * DATAa and data DATAa. The output data is amplified by the CMSA 15b and the CMSA 16b in the second stage. The outputs of the CMSAs 15b and 16b are indicated by data * DATAb and data DATAb,
Furthermore, it is applied to the output amplifier 20 and amplified.

【0008】出力増幅部20において、21及び22は
PMOSで、リード信号READ*(READ*はRE
ADの相補信号)によってオンとなるゲートである。2
3及び25は、出力駆動段を構成するNMOSであり、
両NMOSは直列に接続され、NMOS23のドレーン
はPMOS21のドレーンに接続され、NMOS25の
ソースは電源に接続される。NMOS23のゲートに
は、CMSA15bからの出力データ*DATAbが供
給される。NMOS25のゲートには、CMSA15b
を駆動するCMSA16aの出力データDATAaが供
給される。NMOS23と25の接続点からはデータ*
DATAcが出力されて、出力段を構成するNMOS2
7のゲートに供給される。この出力段NMOS27のド
レーンからは、出力OUTbが出力される。NMOS2
5のドレーンと電源間にはNMOS29が接続され、そ
のゲートには、出力駆動段の動作開始を制御するイコラ
イズ信号EQが印加される。
In the output amplifier 20, 21 and 22 are PMOSs, and read signals READ * (READ * is RE
It is a gate which is turned on by a complementary signal of AD). Two
3 and 25 are NMOSs that constitute an output drive stage,
Both NMOSs are connected in series, the drain of the NMOS 23 is connected to the drain of the PMOS 21, and the source of the NMOS 25 is connected to the power supply. Output data * DATAb from the CMSA 15b is supplied to the gate of the NMOS 23. The gate of the NMOS 25 has a CMSA 15b
The output data DATAa of the CMSA 16a for driving the. Data from the connection point of NMOS 23 and 25 *
NMOS2 that outputs DATAc and forms an output stage
7 gate. The output OUTb is output from the drain of the output stage NMOS 27. NMOS 2
An NMOS 29 is connected between the drain of No. 5 and the power supply, and an equalize signal EQ for controlling the start of operation of the output drive stage is applied to its gate.

【0009】一方、24及び26は、出力駆動段を構成
するNMOSであり、両NMOSは直列に接続され、N
MOS24のドレーンはPMOS22のドレーンに接続
され、NMOS26のソースは電源に接続される。NM
OS24のゲートには、CMSA16bからの出力デー
タDATAbが供給される。NMOS26のゲートに
は、CMSA15aの出力データ*DATAaが供給さ
れる。NMOS24と26の接続点からはデータDAT
Acが出力されて、出力段を構成するNMOS28のゲ
ートに供給される。この出力段NMOS28のドレーン
からは、出力*OUTbが出力される。NMOS26の
ドレーンと電源間にはNMOS30が接続され、そのゲ
ートには、出力駆動段の動作開始を制御するイコライズ
信号EQが印加される。この出力部20の出力駆動段
は、負荷側にNMOS23及び24を使用しているの
で、ゲートPMOS21及び22の動作時抵抗による電
位降下の他に、NMOS23及び24の閾値に相当する
電位降下があるので、その分出力データ*DATAc及
びDATAcはレベルが低下する。しかし、電源が5V
といった高電圧電源である場合は、上記電位降下は電源
電圧に比べて小さいため、出力データDATAc及び*
DATAcのレベルは高く、出力段NMOS27及び2
8を十分駆動することができたので、実際上は特に問題
にはならない。
On the other hand, 24 and 26 are NMOSs which constitute an output drive stage, and both NMOSs are connected in series, and N
The drain of the MOS 24 is connected to the drain of the PMOS 22, and the source of the NMOS 26 is connected to the power supply. NM
Output data DATAb from the CMSA 16b is supplied to the gate of the OS 24. The output data * DATAa of the CMSA 15a is supplied to the gate of the NMOS 26. Data DAT from the connection point of NMOS 24 and 26
Ac is output and supplied to the gate of the NMOS 28 forming the output stage. The output * OUTb is output from the drain of the output stage NMOS 28. An NMOS 30 is connected between the drain of the NMOS 26 and the power supply, and an equalize signal EQ for controlling the start of operation of the output drive stage is applied to its gate. Since the output drive stage of the output unit 20 uses the NMOSs 23 and 24 on the load side, there is a potential drop corresponding to the threshold values of the NMOSs 23 and 24 in addition to the potential drop due to the operating resistance of the gate PMOSs 21 and 22. Therefore, the levels of the output data * DATAc and DATAc decrease accordingly. However, the power source is 5V
In the case of a high voltage power supply such as, the potential drop is smaller than the power supply voltage, so the output data DATAc and *
The level of DATAc is high, and the output stage NMOSs 27 and 2
Since 8 could be driven sufficiently, there is no particular problem in practice.

【0010】しかしながら、3Vといった低電圧電源を
使用した場合は、上記PMOS21及び22並びにNM
OS23及び24による電位降下のため、出力データ*
DATAc及びDATAcのレベルが低下し、出力段を
十分駆動できなくなる可能性がある。図10は、2段C
MSA構成の電圧形センス増幅器の動作特性を示したも
のである。2段目のCMSA15b及び16bの出力デ
ータ*DATAb及びDATAbのレベルは十分である
が、出力駆動段の出力データDATAc及び*DATA
cのレベルは、上記電位降下のため図示のように低レベ
ルとなり、出力段NMOS27及び28を十分駆動でき
なくなり、出力OUTb及び*OUTbは低レベルのも
のとなる。
However, when a low voltage power source such as 3V is used, the PMOSs 21 and 22 and the NM are
Output data * due to potential drop due to OS23 and 24
There is a possibility that the levels of DATAc and DATAc will decrease and the output stage cannot be driven sufficiently. FIG. 10 shows a two-stage C
4 shows the operating characteristics of a voltage type sense amplifier having an MSA configuration. The output data * DATAb and DATAb of the second stage CMSAs 15b and 16b have sufficient levels, but the output data DATAc and * DATA of the output drive stage are sufficient.
The level of c becomes a low level as shown in the figure due to the above-mentioned potential drop, the output stage NMOSs 27 and 28 cannot be sufficiently driven, and the outputs OUTb and * OUTb become a low level.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来のCMSA1段構
成の電圧形センス増幅器は、電源電圧が高電圧電源の場
合は、リード対象メモリセルから十分な増幅度と出力を
得ることができる。しかしながら、低電圧電源の場合に
は、CMSAの駆動段の動作点が線型領域にあるため、
十分な増幅度と出力を安定に得ることができなくなると
いう不都合があった。また、CMSA2段構成の電圧形
センス増幅器は、電源電圧が高電圧電源の場合は、1段
目及び2段目のCMSAはともに良好に動作して、リー
ド対象メモリセルから十分な増幅度と出力を得ることが
できる。しかしながら、低電圧電源の場合には、上記の
問題の他に、2段目のCMSAの出力増幅部における出
力駆動段の負荷側の電圧降下が大きいため、駆動出力デ
ータが低レベルとなり、次段に接続する出力段を十分に
駆動できず、そのため、出力段から十分なレベルの出力
データが安定に得られなくなるという不都合があった。
本発明は、上記不都合を解消し、低電圧電源を使用した
場合にも十分な増幅度と出力が安定に得られるCMSA
1段構成の電圧形センス増幅器及びCMSA2段構成の
電圧形センス増幅器を提供することを目的とする。
In the conventional voltage-type sense amplifier having the CMSA one-stage structure, when the power supply voltage is a high voltage power supply, a sufficient amplification degree and output can be obtained from the memory cell to be read. However, in the case of a low voltage power supply, the operating point of the drive stage of the CMSA is in the linear region,
There is a disadvantage that it is not possible to stably obtain a sufficient amplification degree and output. Further, in the voltage-type sense amplifier of the two-stage CMSA configuration, when the power supply voltage is a high-voltage power supply, both the first-stage and second-stage CMSAs operate well, and a sufficient amplification factor and output from the memory cell to be read. Can be obtained. However, in the case of a low-voltage power supply, in addition to the above problem, since the voltage drop on the load side of the output drive stage in the output amplification section of the second stage CMSA is large, the drive output data becomes low level and the next stage However, there is a problem in that it is not possible to sufficiently drive the output stage connected to, and thus it is not possible to stably obtain a sufficient level of output data from the output stage.
The present invention solves the above-mentioned inconvenience, and can provide a sufficient amplification degree and stable output even when a low voltage power supply is used.
It is an object of the present invention to provide a voltage source sense amplifier having a one-stage configuration and a voltage source sense amplifier having a two-stage CMSA configuration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】従来技術の課題を解決
し、前記の目的を達成するために、本発明に係るCMS
A1段構成電圧形センス増幅器は、データ線から伝送さ
れるメモリセルのデータをCMSAを使用して増幅する
電圧形センス増幅器において、前記CMSAの入力デー
タ線をPMOSでプルアップし、更に、前記CMSAの
駆動段の共通ソース側に、その共通ソース電位を上昇さ
せる回路を設けるようにしたことを特徴とする。ここ
で、前記CMSAのソース電位を上昇させる回路は、負
帰還形MOS回路で構成することもできる。
In order to solve the problems of the prior art and achieve the above-mentioned object, the CMS according to the present invention
The A1 stage configuration voltage type sense amplifier is a voltage type sense amplifier that amplifies data of a memory cell transmitted from a data line by using a CMSA, pulls up an input data line of the CMSA with a PMOS, and further, A circuit for raising the common source potential is provided on the common source side of the driving stage of the above. Here, the circuit for increasing the source potential of the CMSA may be formed of a negative feedback MOS circuit.

【0013】また、本発明に係るCMSA2段構成の電
圧形センス増幅器は、データ線から伝送されるメモリセ
ルのデータを2段のCMSAを用いて増幅する電圧形セ
ンス増幅器において、1段目のCMSAの入力データ線
をPMOSでプルアップするとともに、該1段目のCM
SAの駆動段の共通ソース側にその共通ソース電位を上
昇させる回路を設け、2段目のCMSAの出力を増幅す
る出力増幅部を、負荷側にPMOSを使用した相補性M
OS回路で構成したことを特徴とする。そして、前記1
段目のCMSAの駆動段の共通ソース電位を上昇させる
回路は、負帰還形MOS回路で構成することができる。
Further, the voltage-type sense amplifier of the CMSA two-stage structure according to the present invention is a first-stage CMSA in the voltage-type sense amplifier for amplifying the data of the memory cell transmitted from the data line by using the two-stage CMSA. The input data line of is pulled up by the PMOS and the first stage CM
A circuit for raising the common source potential is provided on the common source side of the SA drive stage, and an output amplification section for amplifying the output of the CMSA of the second stage is provided.
It is characterized by being constituted by an OS circuit. And the above 1
The circuit that raises the common source potential of the driving stage of the CMSA of the second stage can be configured by a negative feedback MOS circuit.

【0014】[0014]

【作用】CMSA1段構成の電圧形センス増幅器におい
て、前記CMSAの入力データ線をPMOSでプルアッ
プしたので、低電圧電源下でリードするメモリセルのビ
ットライン線にレベル変動があっても、メモリセルから
安定にデータを取り出すことができる。更に、CMSA
の駆動段の共通ソース側にその共通ソース電位を上昇さ
せる回路を設けるようにしたので、CMSAは、その負
荷側及び駆動段側の両MOS回路がともに飽和領域を動
作点として動作するようになる。これにより、駆動段の
MOS回路が線型領域で動作する従来のCMSAに比べ
て、CMSAの増幅度が増大するとともに、大きな出力
を安定に得ることができる。したがって、電源電圧とし
て、高電圧電源を使用した場合はもちろんのこと、低電
圧電源を使用した場合も、従来のCMSA1段構成の電
圧形センス増幅器に比べて、増幅度が大きく、かつ大き
な出力を安定に得ることができる。更に、この場合、前
記駆動段の共通ソース電位を上昇させる回路を、負帰還
形MOS回路で構成すると、簡単な回路構成でCMSA
の動作時の駆動段の共通ソース電位を上昇させることが
可能である。
Since the input data line of the CMSA is pulled up by the PMOS in the voltage source sense amplifier of the CMSA one-stage structure, even if the bit line line of the memory cell to be read under a low voltage power supply has a level fluctuation, the memory cell Data can be taken out stably from. Furthermore, CMSA
Since a circuit for increasing the common source potential is provided on the common source side of the driving stage of the CMSA, both the load side and the driving stage side MOS circuits of the CMSA operate with the saturation region as the operating point. . As a result, as compared with the conventional CMSA in which the MOS circuit in the driving stage operates in the linear region, the amplification degree of the CMSA is increased and a large output can be stably obtained. Therefore, when a high-voltage power supply is used as the power supply voltage, as well as when a low-voltage power supply is used, the amplification degree is large and the output is large as compared with the conventional voltage sense amplifier having the CMSA one-stage configuration. It can be obtained stably. Further, in this case, if the circuit for raising the common source potential of the driving stage is composed of a negative feedback MOS circuit, the CMSA has a simple circuit structure.
It is possible to raise the common source potential of the driving stage during the operation of.

【0015】また、CMSA2段構成の電圧形センス増
幅器において、1段目のCMSAの入力データ線をPM
OSでプルアップするとともに、該1段目のCMSAの
駆動段の共通ソース側にその共通ソース電位を上昇させ
る回路を設けるようにしたので、上述のように、低電圧
電源下でメモリセルのビットライン線対にレベル変動が
あっても、安定したデータを取り出すことができ、CM
SAは、その負荷側及び駆動段側の両MOS回路がとも
に飽和領域を動作点として動作するようになる。これに
より、低電圧電源を使用した場合でも、1段目のCMS
Aの増幅度が増大するとともに、大きな出力を安定に得
ることができる。更に、2段目のCMSAのセンス増幅
器の出力を増幅する出力増幅部の出力駆動段を、負荷側
にPMOSを使用した相補性PMOS回路で構成したの
で、電源として低電圧電源を使用した場合でも、負荷側
段の電位降下が低減されて十分な大きな駆動出力を発生
することが可能となり、次段の出力段を十分に駆動して
大きな出力を得ることが可能となった。そして、前記1
段目のCMSA駆動段の共通ソース電位を上昇させる回
路は、負帰還形MOS回路で構成すると、簡単な回路構
成でCMSAの動作時の駆動段の共通ソース電位を上昇
させることが可能である。
Further, in the voltage-type sense amplifier having a two-stage structure of CMSA, the input data line of the first-stage CMSA is PM
Since a circuit for raising the common source potential is provided on the common source side of the driving stage of the CMSA of the first stage while being pulled up by the OS, as described above, the bit of the memory cell is under the low voltage power supply. Even if there is a level change in the line pair, stable data can be taken out, and CM
In the SA, both MOS circuits on the load side and the drive stage side operate with the saturation region as the operating point. As a result, even when a low voltage power supply is used, the first stage CMS
As the amplification degree of A increases, a large output can be stably obtained. Furthermore, since the output drive stage of the output amplifier for amplifying the output of the sense amplifier of the second CMSA is composed of the complementary PMOS circuit using the PMOS on the load side, even when the low voltage power source is used as the power source. , The potential drop of the load side stage is reduced and a sufficiently large drive output can be generated, and the next output stage can be sufficiently driven to obtain a large output. And the above 1
If the circuit for raising the common source potential of the CMSA driving stage of the second stage is configured by a negative feedback MOS circuit, it is possible to raise the common source potential of the driving stage during the operation of the CMSA with a simple circuit configuration.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例A)以下、本発明に係るCMSA1段構成の電
圧形センス増幅器の実施例Aについて、図1乃至図3を
参照して説明する。図1は実施例Aの一例の構成を示し
たものであり、図2はその動作特性の説明図であり、及
び図3はその信号波形の説明図である。図1において、
図6で説明した従来のCMSA1段構成の電圧形センス
増幅器と共通する構成部分については、同じ符号を付し
て説明する。すなわち、ビットライン線対BLA、*B
LAは、PMOS11及び12によってプルアップされ
て、メモリセル13に供給される。ビットライン線対B
LAのプルアップにPMOSを使用すると、その電位降
下が小さいので、メモリセルに供給される電圧に十分余
裕をもたせることができる。これにより、隣接するビッ
トライン線対(図示せず)の電位がライト等により低電
位になっても、前述のように(図8参照)、メモリセル
13に供給されるビットライン線対BLA、*BLAの
電位BLAV、*BLAVの電位は多少低下するだけ
で、メモリセル13内のデータノード電位NV、*NV
よりも充分高いので、メモリセル13は、そのデータを
確実かつ安定に保持することができる。
(Embodiment A) An embodiment A of the voltage source sense amplifier of the CMSA one-stage structure according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of the configuration of the embodiment A, FIG. 2 is an explanatory diagram of its operation characteristic, and FIG. 3 is an explanatory diagram of its signal waveform. In FIG.
The components common to those of the conventional voltage source sense amplifier of the CMSA one-stage configuration described with reference to FIG. That is, the bit line line pair BLA, * B
LA is pulled up by the PMOSs 11 and 12 and supplied to the memory cell 13. Bit line pair B
When a PMOS is used for pulling up LA, the potential drop is small, so that the voltage supplied to the memory cell can have a sufficient margin. As a result, even if the potential of the adjacent bit line pair (not shown) becomes low due to writing or the like, as described above (see FIG. 8), the bit line pair BLA supplied to the memory cell 13 is The potentials of * BLA, BLAV, * BLAV drop only slightly, and the data node potentials NV, * NV in the memory cell 13 are reduced.
Since it is sufficiently higher than that, the memory cell 13 can securely and stably hold the data.

【0017】メモリセル13から取り出されたデータD
ATA、*DATAは、Yゲート14によりデコードさ
れ、データ線対DLA、*DLA上に取り出されて、C
MSA15及び16に供給される。CMSA15及び1
6は、同じ構造であるので、以下、両者の構成を及び動
作をCMSA15によって説明するが、その内容は、C
MSA16にも適用されるものである。CMSA15に
おいて、能動負荷回路であるカレントミラー回路は、ド
レーンとゲートを接続されたPMOS151のゲートが
PMOS152のゲートと接続されて構成される。NM
OS153はPMOS151を駆動する駆動段であり、
NMOS154はPMOS152の駆動段である。NM
OS153及び154の両ソースは、共通に接続され
る。PMOS152とNMOS154の両ドレーンの接
続点からは、CMSA15の出力端子として出力*OU
Taが発生される。NMOS17はリード信号READ
によってオンとなってCMSA15を付勢するゲートで
ある。更にこの接続点には、PMOS155及びNMO
S156の両ソースが接続され、PMOS155及びN
MOS156の両ドレーンは、PMOS151とNMO
S153の接続点に接続される。PMOS155及び1
56のゲートにはイコライズ信号*EQ及びEQが印加
される。以上のCMSA15及びリード付勢ゲートNM
OS17に係る構成は、CMSA16及びリード付勢ゲ
ートNMOS18についても同様であるが、CMSA1
6の出力は、OUTaとなる。
Data D retrieved from memory cell 13
ATA and * DATA are decoded by the Y gate 14 and taken out on the data line pair DLA and * DLA to obtain C
Supplied to MSA 15 and 16. CMSA 15 and 1
Since 6 has the same structure, the configuration and operation of both will be described below with the CMSA 15.
It is also applied to the MSA16. In the CMSA 15, the current mirror circuit, which is an active load circuit, is configured by connecting the gate of the PMOS 151, whose drain and gate are connected, to the gate of the PMOS 152. NM
The OS 153 is a driving stage for driving the PMOS 151,
The NMOS 154 is a driving stage of the PMOS 152. NM
Both sources of the OSs 153 and 154 are commonly connected. From the connection point of both drains of the PMOS 152 and the NMOS 154, output as the output terminal of the CMSA 15 * OU
Ta is generated. NMOS 17 is a read signal READ
It is a gate that is turned on by activating the CMSA 15. Furthermore, at this connection point, the PMOS 155 and the NMO are connected.
Both sources of S156 are connected, and PMOS 155 and N
Both drains of the MOS 156 are connected to the PMOS 151 and the NMO.
It is connected to the connection point of S153. PMOS 155 and 1
Equalize signals * EQ and EQ are applied to the gate of 56. The above CMSA 15 and lead energizing gate NM
The configuration related to the OS 17 is the same for the CMSA 16 and the read energizing gate NMOS 18, but the CMSA 1
The output of 6 is OUTa.

【0018】以上の構成は、従来のCMSA1段構成の
電圧形センス増幅器の構成と共通する部分であるが、次
に、本発明の特徴となる部分の構成について説明する。
31は負帰還回路を構成するNMOSであり、CMSA
15の駆動段NMOS153及び154の共通ソースに
NMOS31のドレーンとゲートが接続され、そのソー
スはリード付勢ゲートNMOS17のドレーンに接続さ
れる。同様に、32はCMSA16側の負帰還回路を構
成するNMOSであり、CMSA16の駆動段NMOS
163及び164の共通ソースにNMOS32のドレー
ンとゲートが接続され、そのソースはリード付勢ゲート
NMOS18のドレーンに接続される。この構成におい
て、リード時は、リード信号READがNMOS17及
び18のゲートに印加されると、NMOS17及び18
がオンとなり、CMSA15及び16が付勢される。一
方、メモリセル13から取り出されたデータDATA、
*DATAの夫々がCMSA15及び16に供給され
る。CMSA15においては、データ*DATAはNM
OS153のゲートに供給され、データDATAはNM
OS154のゲートに供給される。一方、CMSA15
のイコライズ信号EQ、*EQが解除され(EQが低レ
ベル、*EQが高レベル)、メモリセル13のデータD
ATA、*DATAがCMSA15に供給されると(デ
ータが広がってくる)と、出力端子(PMOS152と
NMOS154の両ドレーンの接続点)からCMSA1
5の出力*OUTaが発生される。
The above-described structure is common to the structure of the conventional voltage-type sense amplifier having the CMSA one-stage structure. Next, the structure of the characteristic part of the present invention will be described.
Reference numeral 31 is an NMOS that constitutes a negative feedback circuit, and is a CMSA.
A drain and a gate of the NMOS 31 are connected to a common source of the driving stage NMOSs 153 and 154 of 15, and the source thereof is connected to a drain of the read energizing gate NMOS 17. Similarly, 32 is an NMOS that constitutes the negative feedback circuit on the CMSA 16 side, and is a driving stage NMOS of the CMSA 16.
The drain and gate of the NMOS 32 are connected to the common source of 163 and 164, and the source is connected to the drain of the read energizing gate NMOS 18. In this configuration, at the time of reading, when the read signal READ is applied to the gates of the NMOSs 17 and 18, the NMOSs 17 and 18 are
Is turned on and CMSAs 15 and 16 are energized. On the other hand, the data DATA retrieved from the memory cell 13,
* Each DATA is supplied to CMSA 15 and 16. In CMSA15, data * DATA is NM
The data DATA supplied to the gate of OS153 is NM.
It is supplied to the gate of the OS 154. On the other hand, CMSA15
The equalizing signals EQ and * EQ of the memory cell 13 are released (EQ is low level, * EQ is high level), and the data D of the memory cell 13 is
When ATA and * DATA are supplied to CMSA15 (data spreads), CMSA1 is output from the output terminal (connection point of both drains of PMOS 152 and NMOS 154).
5 outputs * OUTa are generated.

【0019】一方、負帰還回路を構成するNMOS31
には、CMSA15の駆動段の共通ソースから動作電流
が供給される。NMOS31は、その負帰還作用により
動作電流の大きさに比例した電位降下を生じる。これに
より、CMSA15の駆動段NMOS153及び154
の共通ソース電位は、その動作電流に比例し上昇するよ
うになる。この結果、CMSA15の動作点は、高電圧
側に移行する。図2及び図3は、CMSA15の動作特
性を説明したものである。負帰還NMOS31による電
位上昇のため、CMSA15のPMOS151及び15
2のドレーン・ソース電圧Vds対ドレーン・ソース電
流Ids特性(動作特性)は、CaからCa′で示され
る動作特性に移行し、NMOS153及び154の動作
特性は、CbからCb′で示される同じ動作特性に移行
する。したがって、PMOS151及びNMOS153
の動作点は、P点からP′点に移行し、PMOS152
及びNMOS154の動作点も、同様にP′点に移行す
る。
On the other hand, the NMOS 31 constituting the negative feedback circuit
Is supplied with an operating current from the common source of the drive stage of the CMSA 15. The NMOS 31 causes a potential drop proportional to the magnitude of the operating current due to its negative feedback effect. Accordingly, the drive stage NMOSs 153 and 154 of the CMSA 15 are provided.
The common source potential of the voltage rises in proportion to the operating current. As a result, the operating point of the CMSA 15 shifts to the high voltage side. 2 and 3 explain the operating characteristics of the CMSA 15. Since the potential is increased by the negative feedback NMOS 31, the PMOS 151 and 15 of the CMSA 15 are
The drain-source voltage Vds vs. drain-source current Ids characteristic (operating characteristic) of No. 2 shifts from Ca to the operating characteristic represented by Ca ′, and the operating characteristics of the NMOSs 153 and 154 are the same operating represented by Cb to Cb ′. Transition to characteristics. Therefore, PMOS 151 and NMOS 153
The operating point of P is changed from P point to P ′ point, and the PMOS 152
Similarly, the operating points of the NMOS 154 and the NMOS 154 shift to the point P ′.

【0020】図から明らかなように、PMOS151及
び152も、NMOS153及び154も、いずれも飽
和領域で動作するようになる。MOSトランジスタは、
飽和領域で増幅度が大きいので、図3に示すように、十
分な増幅度が得らる。図3で実線で示す特性は、実施例
Aの動作特性を示したものである。点線で示される従来
のCMSAの出力*OUTaよりも、充分に大きいレベ
ル差をもった出力*OUTa′がPMOS152及びN
MOS154の接続点から出力される。上述のCMSA
15、リード付勢ゲートNMOS17及びその負帰還N
MOS31に関する動作内容は、CMSA16、リード
付勢ゲートNMOS18及びその負帰還NMOS32の
動作内容となるものである。カレントミラー回路を構成
するPMOS161及び162並びにその駆動段NMO
S163及び164の動作点は、従来のP点からP′点
に移行して、全て飽和領域を動作点として動作するよう
になり、PMOS162及びNMOS164の接続点か
らは、点線で示される従来のCMSAの出力OUTaよ
りも、充分に大きいレベル差をもった出力OUTa′が
出力されるようになる。
As is apparent from the figure, both the PMOS 151 and 152 and the NMOS 153 and 154 come to operate in the saturation region. MOS transistors are
Since the amplification degree is large in the saturation region, a sufficient amplification degree can be obtained as shown in FIG. The characteristic indicated by the solid line in FIG. 3 shows the operating characteristic of the embodiment A. The output * OUTa 'having a sufficiently large level difference is larger than the output * OUTa of the conventional CMSA shown by the dotted line.
It is output from the connection point of the MOS 154. CMSA mentioned above
15, lead energizing gate NMOS 17 and its negative feedback N
The operation content regarding the MOS 31 is the operation content of the CMSA 16, the read energizing gate NMOS 18, and the negative feedback NMOS 32 thereof. PMOS 161 and 162 constituting the current mirror circuit and its driving stage NMO
The operating points of S163 and 164 shift from the conventional point P to the point P ', and all of them operate using the saturation region as the operating point. From the connection point of the PMOS 162 and NMOS 164, the conventional CMSA shown by the dotted line is used. Output OUTa 'having a level difference sufficiently larger than that of the output OUTa.

【0021】以上説明したように、CMSA15及び1
6の駆動段の共通ソース側にその共通ソース電位を上昇
させる回路、すなわち、負帰還回路31及び32を設け
るようにしたので、CMSA15及び16は、その負荷
側及び駆動段側の両MOS回路がともに飽和領域を動作
点として動作するようになり、駆動段のMOS回路が線
型領域で動作する従来のCMSAに比べて、CMSAの
増幅度が増大するとともに、大きな出力を安定に得るこ
とができる。なお、負帰還回路は、図1に示す負帰還N
MOS31及び32の構造に限定されるものではない。
例えば、負帰還NMOS31及び32のドレーンやゲー
ト回路に負荷回路をもうけることにより、その電位上昇
特性を適宜調整することができる。
As described above, CMSAs 15 and 1
Since the circuits for raising the common source potential, that is, the negative feedback circuits 31 and 32, are provided on the common source side of the driving stage of No. 6, the CMSAs 15 and 16 have both MOS circuits on the load side and the driving stage side. Both of them operate with the saturation region as the operating point, so that the amplification degree of the CMSA is increased and a large output can be stably obtained as compared with the conventional CMSA in which the MOS circuit of the driving stage operates in the linear region. The negative feedback circuit is the negative feedback N shown in FIG.
The structure is not limited to the MOS 31 and 32.
For example, by providing a load circuit in the drains and gate circuits of the negative feedback NMOSs 31 and 32, the potential rising characteristic thereof can be adjusted appropriately.

【0022】(実施例B)次に、本発明に係るCMSA
2段構成の電圧形センス増幅器の実施例Bにおいて、図
4及び図5を参照して説明する。図4は実施例Bの一例
の構成を示したものであり、図5はその動作説明図であ
る。図4において、図1で説明したCMSA1段構成の
電圧形センス増幅器と共通する構成部分については、同
じ符号を付して説明する。第1段目のCMSA、リード
付勢ゲートNMOSは、CMSA15a、NMOS17
a並びにCMSA16a、NMOS18aで示し、第2
段目のCMSA、リード付勢ゲートNMOSは、CMS
A15b、NMOS17b並びにCMSA16b、NM
OS18bで示して区別する。実施例Bにおいては、C
MSA15a及び16aの負帰還NMOS31及び32
のドレーン側には、NMOS33及び34が設けられて
いる。NMOS33のゲート端子はCMSA15aの駆
動段NMOS153のドレーンに接続され、NMOS3
4のゲート端子はCMSA16aの駆動段NMOS16
3のドレーンに接続される。
(Example B) Next, the CMSA according to the present invention
An embodiment B of the voltage type sense amplifier having a two-stage configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows an example of the configuration of the embodiment B, and FIG. 5 is an operation explanatory diagram thereof. In FIG. 4, the same components as those of the voltage-type sense amplifier of the CMSA one-stage configuration described in FIG. The first-stage CMSA and read energizing gate NMOS are CMSA 15a and NMOS 17
a, CMSA 16a, NMOS 18a, and second
The CMSA of the second stage and the lead energizing gate NMOS are CMS
A15b, NMOS17b and CMSA16b, NM
The OS 18b is used for distinction. In Example B, C
Negative feedback NMOS 31 and 32 of MSA 15a and 16a
NMOSs 33 and 34 are provided on the drain side of the. The gate terminal of the NMOS 33 is connected to the drain of the driving stage NMOS 153 of the CMSA 15a.
The gate terminal of 4 is the driving stage NMOS 16 of the CMSA 16a.
3 drains.

【0023】NMOS33は電源電圧Vccが振れた場合
においてもMOS151,MOS153のドレイン電圧
を安定させるためのMOSトランジスタである。同様
に、NMOS34は電源電圧Vccが振れた場合において
もMOS161,163のドレイン電圧を安定させるた
めのMOSトランジスタである。したがって、このNM
OS33及び34が存在していても、CMSA15a及
び16a並びに負帰還NMOS31及び32の動作は、
実施例Aの場合と同様である。以上のことは、2段目の
CMSA15b及び16bの各駆動段の共通ソース側に
設けられたゲート用NMOS35及び36についても同
様であり、CMSA15b及び16bの動作は、図1で
説明した従来のCMSA15及び16と同様である。こ
この構成において、メモリセル13から取り出されたデ
ータが第1段目のCMSA15a及び16aによって増
幅されるまでの動作は、図1で説明した実施例Aに係る
CMSA1段構成の電圧形センス増幅器と同じである。
CMSA15a及び16aの出力はデータ*DATAa
及びデータDATAaで示される。出力データは2段目
のCMSA15b及びCMSA16bによって増幅され
る。このCMSA15b及び16bの出力はデータ*D
ATAb及びデータDATAbで示され、更に、出力増
幅部40に印加されて増幅される。
The NMOS 33 is a MOS transistor for stabilizing the drain voltages of the MOS 151 and the MOS 153 even when the power supply voltage Vcc fluctuates. Similarly, the NMOS 34 is a MOS transistor for stabilizing the drain voltages of the MOSs 161 and 163 even when the power supply voltage Vcc fluctuates. Therefore, this NM
Even if the OSs 33 and 34 are present, the operations of the CMSAs 15a and 16a and the negative feedback NMOSs 31 and 32 are
This is similar to the case of Example A. The same applies to the gate NMOSs 35 and 36 provided on the common source side of the drive stages of the second-stage CMSAs 15b and 16b, and the operations of the CMSAs 15b and 16b are the same as those of the conventional CMSA 15 described with reference to FIG. And 16 are the same. In this configuration, the operation until the data taken out from the memory cell 13 is amplified by the first-stage CMSAs 15a and 16a is the same as that of the voltage source sense amplifier of the CMSA one-stage configuration according to the embodiment A described in FIG. Is the same.
The output of CMSA 15a and 16a is data * DATAa.
And data DATAa. The output data is amplified by the CMSA 15b and the CMSA 16b in the second stage. The output of this CMSA 15b and 16b is data * D
It is indicated by ATAb and data DATAb, and is further applied to the output amplifier 40 and amplified.

【0024】出力増幅部40は本発明の特徴とする部分
であり、この出力増幅部40において、41及び42は
PMOSで、リード信号READによってオフとなるゲ
ートである。43及び45は、出力駆動段を構成する相
補性のPMOS及びNMOSであり、両MOSは直列に
接続され、PMOS43のソースは、電源の正極側にに
接続され、NMOS45のソースは電源の負極側に接続
される。PMOS43及びNMOS45のゲートは共通
接続され、この共通ゲートに、PMOS41が接続され
るとともに、2段目のCMSA15bの出力データ*D
ATAbが供給される。PMOS43とNMOS45の
共通ドレーン接続点からはデータDATAcが出力され
て、出力段を構成するNMOS47のゲートに供給され
る。この出力段NMOS47のドレーンからは、出力*
OUTbが出力される。NMOS45のドレーンと電源
間にはNMOS49が接続され、そのゲートには、出力
駆動段の動作開始を制御するイコライズ信号EQが印加
される。
The output amplifying section 40 is a feature of the present invention. In the output amplifying section 40, 41 and 42 are PMOS, which are gates turned off by the read signal READ. Reference numerals 43 and 45 are complementary PMOS and NMOS constituting an output drive stage, both MOSs are connected in series, the source of the PMOS 43 is connected to the positive side of the power supply, and the source of the NMOS 45 is the negative side of the power supply. Connected to. The gates of the PMOS 43 and the NMOS 45 are commonly connected, the PMOS 41 is connected to the common gate, and the output data * D of the CMSA 15b at the second stage is connected.
ATAb is supplied. Data DATAc is output from the common drain connection point of the PMOS 43 and the NMOS 45, and is supplied to the gate of the NMOS 47 forming the output stage. Output from the drain of this output stage NMOS 47 *
OUTb is output. An NMOS 49 is connected between the drain of the NMOS 45 and the power supply, and an equalize signal EQ for controlling the operation start of the output drive stage is applied to the gate of the NMOS 49.

【0025】一方、44及び46は、出力駆動段を構成
する相補性のPMOS及びNMOSであり、両MOSは
直列に接続され、PMOS44のソースは電源の正極側
に接続され、NMOS46のソースは電源の負極側に接
続される。PMOS44及びNMOS46のゲートは共
通接続され、この共通ゲートに、PMOS42が接続さ
れるとともに、2段目のCMSA16bの出力データD
ATAbが供給される。PMOS44とNMOS46の
共通ドレーン接続点からはデータ*DATAcが出力さ
れて、出力段を構成するNMOS48のゲートに供給さ
れる。この出力段NMOS48のドレーンからは、出力
OUTbが出力される。NMOS46のドレーンと電源
間にはNMOS50が接続され、そのゲートには、出力
駆動段の動作開始を制御するイコライズ信号EQが印加
される。この出力部40の出力駆動段は相補性であり、
負荷側にPMOS43及び44を使用しているので、P
MOS43及び44による電位降下は少ないので、その
出力データDATAc及びデータ*DATAcは、電源
近くまで増幅することが可能である。図10は、出力部
40の動作特性を示したものである。PMOS43及び
44による電位降下は少ないため、3Vのような低電圧
の電源でも、出力駆動段を構成する相補性のPMOS4
3、NMOS45並びにPMOS44、NMOS46に
は、充分な電圧が供給され、両出力駆動段の出力するデ
ータ*DATAc及びデータDATAcは、図示のよう
に、電源電圧近くまで上昇することができる。
On the other hand, 44 and 46 are complementary PMOS and NMOS constituting an output drive stage, both MOSs are connected in series, the source of the PMOS 44 is connected to the positive side of the power source, and the source of the NMOS 46 is the power source. Connected to the negative electrode side of. The gates of the PMOS 44 and the NMOS 46 are commonly connected, the PMOS 42 is connected to the common gate, and the output data D of the CMSA 16b at the second stage is connected.
ATAb is supplied. Data * DATAc is output from the common drain connection point of the PMOS 44 and the NMOS 46, and is supplied to the gate of the NMOS 48 forming the output stage. The output OUTb is output from the drain of the output stage NMOS 48. An NMOS 50 is connected between the drain of the NMOS 46 and the power supply, and an equalize signal EQ for controlling the operation start of the output drive stage is applied to the gate of the NMOS 50. The output drive stage of this output section 40 is complementary,
Since PMOS 43 and 44 are used on the load side, P
Since the potential drop due to the MOSs 43 and 44 is small, the output data DATAc and data * DATAc can be amplified to near the power supply. FIG. 10 shows the operating characteristics of the output section 40. Since the potential drop by the PMOSs 43 and 44 is small, the complementary PMOS 4 constituting the output driving stage can be used even with a low voltage power supply such as 3V.
3, a sufficient voltage is supplied to the NMOS 45, the PMOS 44, and the NMOS 46, and the data * DATAc and the data DATAc output from both output driving stages can rise to near the power supply voltage as illustrated.

【0026】したがって、出力段NMOS47及び48
は、高レベルの出力データDATAc及びデータ*DA
TAcによって充分に駆動され、図示のように、高レベ
ルの力*OUTb及びOUTbをうることができる。以
上説明したように、CMSA2段構成の電圧形センス増
幅器において、1段目のCMSAの入力データ線をPM
OSでプルアップするとともに、該1段目のCMSAの
駆動段の共通ソース側にその共通ソース電位を上昇させ
る回路を設けるようにしたので、CMSAは、その負荷
側及び駆動段側の両MOS回路がともに飽和領域を動作
点として動作するようになるので、低電圧電源を使用し
た場合でも、1段目のCMSAの増幅度が増大するとと
もに、大きな出力を安定に得ることができる。更に、2
段目のCMSAのセンス増幅器の出力を増幅する出力増
幅部の出力駆動段を、負荷側にPMOSを使用した相補
性PMOS回路で構成したので、電源として低電圧電源
を使用した場合でも、負荷側の電位降下が低減され十分
な大きな駆動出力を発生することが可能となり、次段の
出力段を十分に駆動して大きな出力を得ることが可能と
なった。そして、前記1段目のCMSA駆動段の共通ソ
ース電位を上昇させる回路は、負帰還形MOS回路で構
成すると、簡単な回路構成でCMSAの動作時の駆動段
の共通ソース電位を上昇させることができる。
Therefore, the output stage NMOSs 47 and 48
Is high level output data DATAc and data * DA
Sufficiently driven by TAc, high levels of forces * OUTb and OUTb can be obtained as shown. As described above, in the voltage-type sense amplifier having the CMSA two-stage configuration, the input data line of the first-stage CMSA is PM
A circuit for pulling up by the OS and raising the common source potential of the common source side of the driving stage of the first stage CMSA is provided. Therefore, the CMSA is a MOS circuit on both the load side and the driving stage side. Both operate with the saturation region as the operating point, so that even when a low voltage power supply is used, the amplification degree of the first-stage CMSA is increased and a large output can be stably obtained. Furthermore, 2
Since the output drive stage of the output amplifier for amplifying the output of the sense amplifier of the CMSA of the second stage is configured by the complementary PMOS circuit using the PMOS on the load side, even when the low voltage power source is used as the power source, the load side is used. It became possible to generate a sufficiently large drive output by reducing the potential drop of, and it became possible to sufficiently drive the next output stage to obtain a large output. If the circuit for raising the common source potential of the CMSA driving stage of the first stage is configured by a negative feedback MOS circuit, the common source potential of the driving stage during the operation of the CMSA can be raised with a simple circuit configuration. it can.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るCM
SA1段構成の電圧形センス増幅器は、CMSAの入力
データ線をPMOSでプルアップしたので、低電圧電源
下でリードするメモリセルのビットライン線にレベル変
動があっても、メモリセルから安定にデータを取り出す
ことができる。更に、CMSAの駆動段の共通ソース側
にその共通ソース電位を上昇させる回路を設けるように
したので、CMSAは、飽和領域を動作点として動作す
るようになり、駆動段のMOS回路が線型領域で動作す
る従来のCMSAに比べて、CMSAの増幅度が増大す
るとともに、大きな出力を安定に得ることができる。し
たがって、電源電圧として、高電圧電源を使用した場合
はもちろんのこと、低電圧電源を使用した場合も、従来
のCMSA1段構成の電圧形センス増幅器に比べて、増
幅度が大きく、かつ大きな出力を安定に得ることができ
る。更に、この場合、前記駆動段の共通ソース電位を上
昇させる回路を、負帰還形MOS回路で構成すると、簡
単な回路構成でCMSAの動作時の駆動段の共通ソース
電位を上昇させることが可能である。
As described above, the CM according to the present invention
In the voltage sense amplifier of the SA1 stage configuration, the input data line of the CMSA is pulled up by the PMOS, so that even if there is a level change in the bit line line of the memory cell to be read under a low voltage power supply, data can be stably output from the memory cell. Can be taken out. Further, since a circuit for raising the common source potential of the CMSA is provided on the common source side of the drive stage, the CMSA operates with the saturation region as the operating point, and the MOS circuit of the drive stage operates in the linear region. Compared with the operating conventional CMSA, the amplification degree of the CMSA is increased and a large output can be stably obtained. Therefore, when a high-voltage power supply is used as the power supply voltage, as well as when a low-voltage power supply is used, the amplification degree is large and the output is large as compared with the conventional voltage sense amplifier having the CMSA one-stage configuration. It can be obtained stably. Further, in this case, if the circuit for raising the common source potential of the drive stage is configured by a negative feedback MOS circuit, it is possible to raise the common source potential of the drive stage during the operation of the CMSA with a simple circuit configuration. is there.

【0028】また、CMSA2段構成の電圧形センス増
幅器では、1段目のCMSAの入力データ線をPMOS
ででプルアップするとともに、該1段目のCMSAの駆
動段の共通ソース側にその共通ソース電位を上昇させる
回路を設けるようにしたので、上述のように、低電圧電
源下でメモリセルのビットライン線対にレベル変動があ
っても、安定したデータを取り出すことができ、CMS
Aは飽和領域を動作点として動作するようになり、低電
圧電源を使用した場合でも、1段目のCMSAの増幅度
が増大するとともに、大きな出力を安定に得ることがで
きる。更に、2段目のCMSAのセンス増幅器の出力を
増幅する出力増幅部の出力駆動段を、負荷側にPMOS
を使用した相補性PMOS回路で構成したので、電源と
して低電圧電源を使用した場合でも、負荷側の電位降下
が低減されて十分な大きな駆動出力を発生することが可
能となり、次段の出力段を十分に駆動して大きな出力を
得ることが可能となった。そして、前記1段目のCMS
A駆動段の共通ソース電位を上昇させる回路は、負帰還
形MOS回路で構成すると、簡単な回路構成でCMSA
の動作時の駆動段の共通ソース電位を上昇させることが
可能である。
In the voltage source sense amplifier having the two-stage CMSA structure, the input data line of the first-stage CMSA is connected to the PMOS.
Since a circuit for raising the common source potential is provided on the common source side of the driving stage of the CMSA of the first stage, as described above, the bit of the memory cell is Stable data can be taken out even if the level of the line pair changes, and CMS
A operates with the saturation region as the operating point, and even when a low voltage power supply is used, the amplification degree of the first-stage CMSA increases and a large output can be stably obtained. Further, the output drive stage of the output amplification unit that amplifies the output of the second-stage CMSA sense amplifier is connected to the PMOS side on the load side.
Since it is composed of a complementary PMOS circuit that uses, the potential drop on the load side can be reduced and a sufficiently large drive output can be generated even when a low-voltage power supply is used as the power supply. It has become possible to obtain a large output by sufficiently driving. Then, the first stage CMS
If the circuit for raising the common source potential of the A drive stage is composed of a negative feedback type MOS circuit, the CMSA has a simple circuit configuration.
It is possible to raise the common source potential of the driving stage during the operation of.

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

【図1】本発明に係るCMSA1段構成の電圧形センス
増幅器の実施例Aの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment A of a voltage-type sense amplifier having a CMSA one-stage configuration according to the present invention.

【図2】実施例A及び従来のCMSA1段構成の電圧形
センス増幅器の動作特性の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of operating characteristics of a voltage type sense amplifier of Example A and a conventional CMSA one-stage configuration.

【図3】実施例A及び従来のCMSA1段構成の電圧形
センス増幅器の動作時の各信号波形の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of each signal waveform during operation of the voltage-type sense amplifier of Example A and the conventional CMSA one-stage configuration.

【図4】本発明に係るCMSA2段構成の電圧形センス
増幅器の実施例Bの構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an example B of a voltage source sense amplifier having a CMSA two-stage configuration according to the present invention.

【図5】実施例Bの動作時の信号波形の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of signal waveforms during operation of the example B.

【図6】従来のCMSA1段構成の電圧形センス増幅器
の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional voltage source sense amplifier having a CMSA one-stage configuration.

【図7】NMOSを使用したプルアップ回路の動作特性
説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of operating characteristics of a pull-up circuit using NMOS.

【図8】PMOSを使用したプルアップ回路の動作特性
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of operating characteristics of a pull-up circuit using a PMOS.

【図9】従来のCMSA2段構成の電圧形センス増幅器
の実施例Bの構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of an example B of a voltage source sense amplifier of a conventional CMSA two-stage configuration.

【図10】従来のCMSA2段構成の電圧形センス増幅
器の動作時の信号波形の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of signal waveforms during operation of a conventional voltage-type sense amplifier having a two-stage CMSA configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12 プルアップ用PMOS 13 メモリセル 14 デコード用Yゲート 15、15a、15b カレントミラー形センス増幅器
(CMSA) 16、16a、16b カレントミラー形センス増幅器
(CMSA) 17、18 リード付勢用NMOS 31、32 負帰還NMOS 20、40 出力増幅部 43、44 相補性回路のPMOS 45、46 相補性回路のNMOS 47、48 出力段
11, 12 Pull-up PMOS 13 Memory cell 14 Decoding Y gate 15, 15a, 15b Current mirror type sense amplifier (CMSA) 16, 16a, 16b Current mirror type sense amplifier (CMSA) 17, 18 Lead energizing NMOS 31 , 32 Negative feedback NMOS 20, 40 Output amplifier 43, 44 Complementary circuit PMOS 45, 46 Complementary circuit NMOS 47, 48 Output stage

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 データ線から伝送されるメモリセルのデ
ータをカレントミラー形センス増幅器を使用して増幅す
る電圧形センス増幅器において、 前記カレントミラー形センス増幅器の入力データ線をP
形MOSトランジスタでプルアップし、 更に、前記カレントミラー形センス増幅器の駆動段の共
通ソース側に、その共通ソース電位を上昇させる回路を
設けたこと特徴とする電圧形センス増幅器。
1. A voltage type sense amplifier for amplifying data of a memory cell transmitted from a data line by using a current mirror type sense amplifier, wherein an input data line of the current mirror type sense amplifier is P
A voltage-type sense amplifier, which is pulled up by a MOS transistor and further provided with a circuit for raising the common source potential on the common source side of the drive stage of the current mirror type sense amplifier.
【請求項2】 カレントミラー形センス増幅器の駆動段
の共通ソース電位を上昇させる回路が、負帰還形MOS
回路であることを特徴とする請求項1の電圧形センス増
幅器。
2. A circuit for increasing a common source potential of a driving stage of a current mirror type sense amplifier is a negative feedback type MOS.
The voltage type sense amplifier according to claim 1, which is a circuit.
【請求項3】 データ線から伝送されるメモリセルのデ
ータを2段のカレントミラー形センス増幅器を用いて増
幅する電圧形センス増幅器において、 1段目のカレントミラー形センス増幅器の入力データ線
をP形MOSトランジスタでプルアップするとともに、
該1段目のカレントミラー形センス増幅器の駆動段の共
通ソース側にその共通ソース電位を上昇させる回路を設
け、 2段目のカレントミラー形センス増幅器の出力を増幅す
る出力増幅部を、負荷側にP形MOSトランジスタを使
用した相補性MOS回路で構成したことを特徴とする電
圧形センス増幅器。
3. A voltage type sense amplifier for amplifying data of a memory cell transmitted from a data line by using a two-stage current mirror type sense amplifier, wherein the input data line of the first stage current mirror type sense amplifier is P While pulling up with a MOS transistor,
A circuit for increasing the common source potential is provided on the common source side of the drive stage of the first-stage current mirror type sense amplifier, and an output amplification section for amplifying the output of the second-stage current mirror type sense amplifier is provided on the load side. A voltage-type sense amplifier characterized by comprising a complementary MOS circuit using a P-type MOS transistor as described above.
【請求項4】 1段目のカレントミラー形センス増幅器
の駆動段の共通ソース電位を上昇させる回路が、負帰還
形MOS回路であることを特徴とする請求項3記載の電
圧形センス増幅器。
4. The voltage type sense amplifier according to claim 3, wherein the circuit for increasing the common source potential of the driving stage of the first stage current mirror type sense amplifier is a negative feedback type MOS circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100470169B1 (en) * 1997-12-30 2005-07-18 주식회사 하이닉스반도체 Sense Amplifiers in Semiconductor Memory Devices
KR100557935B1 (en) * 1999-11-30 2006-03-10 주식회사 하이닉스반도체 High sensitive data signal amplifying circuit

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KR100470169B1 (en) * 1997-12-30 2005-07-18 주식회사 하이닉스반도체 Sense Amplifiers in Semiconductor Memory Devices
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