JPH09139088A - プリチャージ型センスアンプ - Google Patents

プリチャージ型センスアンプ

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JPH09139088A
JPH09139088A JP7299678A JP29967895A JPH09139088A JP H09139088 A JPH09139088 A JP H09139088A JP 7299678 A JP7299678 A JP 7299678A JP 29967895 A JP29967895 A JP 29967895A JP H09139088 A JPH09139088 A JP H09139088A
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JP
Japan
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sense amplifier
circuit
reading
pull
potential
Prior art date
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Pending
Application number
JP7299678A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Takahashi
勉 高橋
Shinichi Miyatake
伸一 宮武
Yasushi Nagashima
靖 永島
Yasunobu Aoki
康伸 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリチャージ型センスアンプでは、データの
読出を高速化するために上記イコライズ期間を短くして
行くと、イコライズ後にも前回読出時の影響が入力線に
電位として残るようになって、入力線のプリチャージレ
ベルが一定レベル(電源電位)に達することができなく
なってしまう。つまり、プリチャージレベルが低下して
しまう。プリチャージレベルの低下はセンスアンプ部の
動作に悪影響し、これによりセンスアンプ部に誤動作が
生じやすくなって、読出動作の信頼性が低下してしま
う。 【解決手段】 一定電位に定常的にプルアップされてい
る一対の入力線に現れる差動電位を検出するセンスアン
プ部と、非読出時に上記一対の入力線を互いに同電位に
等化するイコライズ回路と、読出時に上記センスアンプ
部の出力を2値変換して出力するデータ出力部に加え
て、非読出時に上記入力線に対するプルアップを選択的
に強化する可変プルアップ回路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリチャージ型セ
ンスアンプ、さらには信号入力線に対してプルアップと
イコライザを行なうプリチャージ型センスアンプに適用
して有効な技術に関するものであって、たとえば大容量
半導体記憶装置に利用して有効な技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】プリチャージ型センスアンプは、たとえ
ば半導体記憶装置において選択メモリーセルから差動形
式で取り出される微弱な信号電圧を2値記憶データとし
て読み出すのに使用されている(たとえば、電子情報通
信学会発行「BiCMOS技術」112ページ参照)。
【0003】この種のセンスアンプは、電源電位に定常
的にプルアップされている一対の入力線に現れる差動電
位をセンスアンプ部で検出することによりデータの読出
を行なうが、この読出に際しては、入力線から前回読出
時の痕跡を一掃するために、一対の入力線を互いに同電
位に等化するイコライズを行なう。このイコライズによ
り、電源電位に定常的にプルアップされている入力線は
電源電位付近にプリチャージされる。プリチャージされ
た入力線には入力信号による差動電位が新たに現れる。
この差動電位をセンスアンプ部で検出することにより、
上記入力信号に含まれているデータの読出が行なわれ
る。上記イコライズはデータの非読出期間にて行なわれ
る。半導体記憶装置では、メモリーセル選択を行なうア
ドレスの遷移に合わせて上記イコライズが行なわれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【0005】すなわち、上述したプリチャージ型センス
アンプでは、データの読出を高速化するために上記イコ
ライズ期間を短くして行くと、イコライズ後にも前回読
出時の影響が入力線に電位として残るようになって、入
力線のプリチャージレベルが一定レベル(電源電位)に
達することができなくなってしまう。つまり、プリチャ
ージレベルが低下してしまう。プリチャージレベルの低
下はセンスアンプ部の動作に悪影響し、これによりセン
スアンプ部に誤動作が生じやすくなって、読出動作の信
頼性が低下してしまう、という問題が生じる。
【0006】上述した問題の対策として、本発明者等
は、入力線に対して定常的に行なわれるプルアップを強
化することを検討した。しかし、プルアップを強化する
と、プリチャージレベルの低下は防止できるかも知れな
いが、入力信号による入力線の電位変化が阻害されて、
入力線に現れる差動電位の検出が困難になってしまう、
という別の問題が生じる。
【0007】本発明の目的は、データ読出動作の信頼性
を確保しつつ、そのデータ読出の高速化を可能にする、
という技術を提供することにある。
【0008】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0010】すなわち、一定電位に定常的にプルアップ
されている一対の入力線に現れる差動電位を検出するセ
ンスアンプ部と、非読出時に上記一対の入力線を互いに
同電位に等化するイコライズ回路と、読出時に上記セン
スアンプ部の出力を2値変換して出力するデータ出力部
に加えて、非読出時に上記入力線に対するプルアップを
選択的に強化する可変プルアップ回路を設ける、という
ものである。
【0011】上述した手段によれば、データ読出の高速
化に伴ってイコライズ期間が短縮しても、入力信号によ
る入力線の電位変化を阻害することなく、イコライズ後
の入力線のプリチャージレベル低下を防止することがで
きる。
【0012】これにより、データ読出動作の信頼性を確
保しつつ、そのデータ読出の高速化を可能にする、とい
う目的が達成される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様を
図面を参照しながら説明する。
【0014】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
【0015】図1は本発明の技術が適用されたプリチャ
ージ型センスアンプの一実施態様を示す。
【0016】同図に示すプリチャージ型センスアンプは
半導体RAMのメインセンスアンプ4として構成された
ものである。このメインセンスアンプ4は、前段センス
アンプ部41、後段センスアンプ部42、データ出力部
43などにより構成される。同図において、La,Lb
は選択メモリーセルからの記憶読出信号が入力されるI
/O線(入力線)、Va,VbはそのI/O線La,L
bに差動形式で現れる信号電位、Eq,MEqは記憶デ
ータの非読出時に生成されるイコライズ信号、WDはメ
インセンスアンプ4からのデータ出力タイミングを制御
するメインアンプ出力制御信号、Moa,Mobはメイ
ンセンスアンプ4の出力データである。
【0017】ここで、前段センスアンプ部41はその主
要部がMOSトランジスタによる差動型の増幅回路で構
成され、一対のI/O線La,Lbに現れる差動電位V
a,Vbを検出して差動増幅する。この前段センスアン
プ部41には、固定プルアップ回路411、イコライザ
回路412、可変プルアップ回路413などが含まれて
いる。
【0018】固定プルアップ回路411は常時オン(導
通)状態にあるMOSトランジスタQ11,Q12で構
成され、入力線であるI/O線La,Lbを一定電位で
ある電源電位Vccに定常的にプルアップする。
【0019】イコライザ回路412は、非読出時に能動
化されるイコライズ信号Eqによってオン/オフ制御さ
れるMOSトランジスタQ3で構成され、非読出時にI
/O線La,Lbを互いに同電位に等化するイコライズ
を行なう。イコライズ信号はEqは、ATD回路(アド
レス遷移検出回路)81の検出出力を受けて動作するイ
コライズ信号発生回路82により生成される。このイコ
ライズ信号Eqは記憶データの非読出時に能動化され
る。この信号Eqが能動レベル(Lレベル)になると、
I/O線La,Lbの間を接続するMOSトランジスタ
Q3がオン動作する。このMOSトランジスタQ3のオ
ン動作によりI/O線La,Lbの電位(Va,Vb)
が互いに同電位に等化されるようになっている。
【0020】可変プルアップ回路413は、上記イコラ
イズ信号Eqでオン/オフ制御されるMOSトランジス
タQ21,Q22で構成される。このMOSトランジス
タQ21,Q22はI/O線La,Lbと電源電位Vc
cの間に接続され、上記イコライズ信号Eqによりオン
駆動されると、各I/O線La,Lbをそれぞれに電源
電位Vccへプルアップする。このとき、各I/O線L
a,Lbは固定プルアップ回路411により定常的にプ
ルアップされているが、可変プルアップ回路413によ
りさらに強力にプルアップされるようになる。
【0021】後段センスアンプ部42は、前段センスア
ンプ部41と略同様、その主要部が差動型の増幅回路で
構成され、前段センスアンプ部41から差動出力される
検出信号をさらに増幅してデータ出力部43へ与える。
イコライズ信号MEqは、この後段センスアンプ部42
の差動入力を非読出期間にて同電位に初期化するために
使用される。
【0022】データ出力部43は、前段センスアンプ部
41および後段センスアンプ部42にて検出および増幅
された読出信号を、メインアンプ出力制御信号WDによ
るタイミング制御下にてH(高レベル)またはL(低レ
ベル)の2値論理データとして保持し、この保持データ
を記憶読出データ(Moa,Mob)として出力する。
【0023】次に、上記プリチャージ型センスアンプの
動作について説明する。
【0024】上述したメインセンスアンプ4では、非読
出期間にて行なわれるイコライズ期間が半導体RAMの
高速化に伴って短縮されても、そのイコライズ期間だけ
I/O線La,Lbに対するプルアップを選択的に強化
させることで、イコライズ後のI/O線La,Lbを一
定電位(Vcc)付近まで確実にプリチャージすること
ができる。
【0025】他方、記憶データの読出期間では、I/O
線La,Lbに対するプルアップ強化が解除されて定常
のプルアップ状態に戻されることにより、入力信号によ
るI/O線La,Lbの電位変化を支障無く生じさせる
ことができる。
【0026】このように、データ読出の高速化に伴って
イコライズ期間が短縮しても、入力信号によるI/O線
の電位変化を阻害することなく、イコライズ後のI/O
線のプリチャージレベル低下を防止することができる。
これにより、データ読出動作の信頼性を確保しつつ、そ
のデータ読出の高速化を可能にすることができる。
【0027】図2はI/O線La,Lbのプリチャージ
状態を示す波形チャートであって、同図の(A)は定常
的なプルアップだけが行なわれた場合、同図の(B)は
非読出時に選択的なプルアップ強化が行なわれた場合を
それぞれ示す。
【0028】同図(A),(B)に示すように、選択的
なプルアップ強化を行なうことで、イコライズ期間が短
縮しても、そのイコライズ後のI/O線La,Lbの電
位を電源電位Vccまで確実にプリチャージすることが
できるようになり、これによりセンスアンプ部41,4
2による検出動作を確実に行なわせて、誤動作の少ない
記憶データの読出を行なわせることができる。
【0029】図3は本発明の別の実施態様を示す。
【0030】図1に示した実施態様との相違点に着目し
て説明すると、図3に示すメインセンスアンプ4では、
可変プルアップ回路413によるI/O線La,Lbの
プルアップ強化を、イコライズ回路412によるI/O
線のイコライズよりも先行させて行なわせるようにして
ある。このために、図3に示す回路では、可変プルアッ
プ回路413の制御信号Epを、イコライズ信号発生回
路82の手前、すなわちATD回路81の出力側から直
接取り出すようにしてある。
【0031】このように、I/O線La,Lbのプルア
ップ強化を先行させることにより、図2の(C)に示す
ように、I/O線La,Lbが電源電位Vccまでプリ
チャージされるタイミングがさらに早められ、これによ
りデータ読出の一層の高速化が可能になる。
【0032】図4は、図1あるいは図3に示したメイン
センスアンプ4を含む半導体RAM全体の概略構成例を
示す。
【0033】同図に示す半導体RAMは、多数のメモリ
ーセルがマトリックス状に配列されたメモリーマット
1、デコーダやドライバなどのメモリー周辺回路2、Y
セレクタおよびプリセンス部3、共通I/O線La,L
b、メインセンスアンプ4、書込回路5、入出力バッフ
ァ6などによって構成され、アドレスに基づいて随時選
択されるメモリーセルからの読出信号はI/O線La,
Lbを介してメインセンスアンプ4で検出され、入出力
バッファ6を介して外部へ出力されるようになってい
る。
【0034】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。た
とえば、入力線となるI/O線La,Lbをプリチャー
ジするためのプルアップは、電源電位Vcc以外の一定
電位から行なわせるようにしてもよい。
【0035】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である半導
体記憶装置に適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、たとえば磁気ヘッドなどから
の微小読出信号の検出にも適用できる。
【0036】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
【0037】すなわち、データ読出動作の信頼性を確保
しつつ、そのデータ読出の高速化を可能にすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用されたセンスアンプの第1
の実施態様を示す回路図
【図2】本発明の技術によるセンスアンプの要部におけ
る動作例を示す波形チャート
【図3】本発明の技術が適用されたセンスアンプの第2
の実施態様を示す回路図
【図4】本発明の技術によるセンスアンプを用いた半導
体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 メモリーマット 2 メモリー周辺回路 3 Yセレクタおよびプリセンス部 4 メインセンスアンプ 41 前段センスアンプ部 411 固定プルアップ回路 412 イコライザ回路 413 可変プルアップ回路 42 後段センスアンプ部 43 データ出力部43 5 書込回路 6 入出力バッファ 7 アドレスバッファ 81 ATD回路(アドレス遷移検出回路) 82 イコライズ信号発生回路 La,Lb I/O線(入力線) Va,Vb 信号電位 Eq,MEq イコライズ信号 WD メインアンプ出力制御信号 Moa,Mob 出力データ Vcc 電源電位(一定電位)
フロントページの続き (72)発明者 宮武 伸一 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 永島 靖 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 青木 康伸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定電位に定常的にプルアップされてい
    る一対の入力線に現れる差動電位を検出するセンスアン
    プ部と、非読出時に上記一対の入力線を互いに同電位に
    等化するイコライズ回路と、読出時に上記センスアンプ
    部の出力を2値変換して出力するデータ出力部と、非読
    出時に上記入力線に対するプルアップを選択的に強化す
    る可変プルアップ回路を備えたことを特徴とするプリチ
    ャージ型センスアンプ。
  2. 【請求項2】 イコライズ回路は、非読出時に能動化さ
    れるイコライズ信号により導通駆動されて一対の入力線
    を相互に接続するトランジスタにより構成されているこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載のプリチャージ
    型センスアンプ。
  3. 【請求項3】 可変プルアップ回路は、入力線と電源電
    位の間に接続されて非読出時に導通駆動されるトランジ
    スタによって、上記入力線を電源電位へプルアップする
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のプリチャー
    ジ型センスアンプ。
  4. 【請求項4】 可変プルアップ回路による入力線のプル
    アップ強化を、イコライズ回路による入力線の電位等化
    よりも先行させて行なわせることを特徴とする請求項1
    から3のいずれかに記載のプリチャージ型センスアン
    プ。
  5. 【請求項5】 アドレスに基づいて選択されたメモリー
    セルからの記憶読出信号をプリチャージ型センスアンプ
    で検出する半導体記憶装置であって、上記プリチャージ
    型センスアンプは、一定電位に定常的にプルアップされ
    ている一対の入力線に現れる差動電位を検出するセンス
    アンプ部と、非読出時に上記一対の入力線を互いに同電
    位に等化するイコライズ回路と、読出時に上記センスア
    ンプ部の出力を2値変換して出力するデータ出力部と、
    非読出時に上記入力線に対するプルアップを選択的に強
    化する可変プルアップ回路を有することを特徴とする半
    導体記憶装置。
JP7299678A 1995-11-17 1995-11-17 プリチャージ型センスアンプ Pending JPH09139088A (ja)

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JP7299678A JPH09139088A (ja) 1995-11-17 1995-11-17 プリチャージ型センスアンプ

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JPH09139088A true JPH09139088A (ja) 1997-05-27

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JP7299678A Pending JPH09139088A (ja) 1995-11-17 1995-11-17 プリチャージ型センスアンプ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445633B2 (en) 2000-05-25 2002-09-03 Mitsubishi Kabushiki Kaisha Read amplifier circuit for high-speed reading and semiconductor memory device employing the read amplifier circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445633B2 (en) 2000-05-25 2002-09-03 Mitsubishi Kabushiki Kaisha Read amplifier circuit for high-speed reading and semiconductor memory device employing the read amplifier circuit

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040323