JPH09171694A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH09171694A
JPH09171694A JP8344990A JP34499096A JPH09171694A JP H09171694 A JPH09171694 A JP H09171694A JP 8344990 A JP8344990 A JP 8344990A JP 34499096 A JP34499096 A JP 34499096A JP H09171694 A JPH09171694 A JP H09171694A
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JP
Japan
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circuit
stage
sense amplifier
complementary
data line
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JP8344990A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuro Sasaki
勝朗 佐々木
Katsuhiro Shimohigashi
勝博 下東
Koichiro Ishibashi
孝一郎 石橋
Shoji Hanamura
昭次 花村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make outputting information from an SRAM onto a data line at high speed possible by providing a PMOS latch on a pair of data line of an SRAM cell. SOLUTION: An SA is the circuit cascade-connecting two stages of amplifiers consisting of a NMOS differential circuit and a PMOS latch, and an MA is the circuit adding a tri-state controlling transistor to the amplifier consisting of the NMOS differential circuit and the PMOS latch. In addition to that, a CMOS positive feedback preamplifier circuit PFB1 is added between common data lines d, d-bar. Then, further, the CMOS positive feedback preamplifier circuit PFB2 is added between bit lines b, b-bar, and the potential difference between the bit line pair b, b-bar is enlarged further at high speed. Then, the operation of the SA is accelerated further.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はメモリ装置すなわちメモ
リセルが集積化された半導体集積回路に係り、特にメモ
リセルから読み出された微小な電位差を有する一対の相
補信号を高速かつ大きな増幅率で増幅するセンスアンプ
回路技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a memory device, that is, a semiconductor integrated circuit in which memory cells are integrated, and more particularly to a pair of complementary signals having a minute potential difference read from a memory cell at high speed and with a large amplification factor. The present invention relates to sense amplifier circuit technology for amplification.

【0002】[0002]

【従来の技術】メモリセルからの読み出し信号を増幅す
るための従来のセンス回路の一例としては、特開昭52
−8734号は図3に記載のように、相補対入力信号
d, ̄dがセンスアンプ回路の2つの駆動MOSトラン
ジスタQ13,Q14のゲートおよびドレインにたすき
がけに接続されており、上記2つの駆動MOSQ13,
Q14のドレインが、それぞれ相補対出力信号D, ̄D
となっている。
2. Description of the Related Art As an example of a conventional sense circuit for amplifying a read signal from a memory cell, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 52-52 is known.
No. 8734, as shown in FIG. 3, has complementary pair input signals d and −d connected to the gates and drains of the two drive MOS transistors Q13 and Q14 of the sense amplifier circuit in a stride. MOSQ13,
The drains of Q14 are complementary pair output signals D and  ̄D, respectively.
It has become.

【0003】また、米国特許第4,335,449号は図
4に記載のように、2つの負荷MOSトランジスタQ2
1,Q22をたすきがけに接続し、駆動トランジスタQ
23,Q24にバイポーラトランジスタを用い、2つの
駆動バイポーラトランジスタQ23,Q24のベース
に、相補的対入力信号d, ̄dが接続される。
Further, US Pat. No. 4,335,449 discloses two load MOS transistors Q2 as shown in FIG.
1, Q22 are connected to each other, and drive transistor Q
Bipolar transistors are used for 23 and Q24, and complementary pair input signals d and −d are connected to the bases of the two driving bipolar transistors Q23 and Q24.

【0004】なお、従来のセンス回路としては、他にも
特開昭62―46489号公報や米国特許第4,24
7,791号などにも記載がある。
Other conventional sense circuits include JP-A-62-46489 and US Pat. No. 4,24.
There is also a description in No. 7,791.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭52−87
34号(図3参照)は、相補対入力信号d, ̄dが、セ
ンスアンプ回路中の駆動MOSQ13,Q14のゲート
とドレインの両方に接続されており、かつ入力信号線
d, ̄dと出力信号線D, ̄Dとが直接接続されている
ため、出力信号線D, ̄Dの負荷容量が非常に大きい場
合には、高速で増幅できないと言う欠点と、正帰還動作
のために、相補対入力および出力信号の反転が遅いと言
う欠点を有することが本願発明者の検討により明らかと
された。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention JP-A-52-87
No. 34 (see FIG. 3) has complementary pair input signals d and _d connected to both the gates and drains of the driving MOS Q13 and Q14 in the sense amplifier circuit, and outputs the input signal lines d and _d. Since the signal lines D and  ̄D are directly connected, if the output signal lines D and  ̄D have a very large load capacitance, they cannot be amplified at high speed, and due to the positive feedback operation, they are complementary. It has been clarified by the study of the inventors of the present application that the inversion of the input and output signals is slow.

【0006】また、上記米国特許4,335,449号
(図4参照)は、バイポーラトランジスタQ23,Q2
4を用いて、出力信号線の負荷容量を駆動しているが、
相補対入力信号d, ̄dの電位差が小さい場合は、この
入力電位差に応答したバイポーラトランジスタQ23,
Q24の動作電流がたすきがけ接続された負荷MOSト
ランジスタQ23,Q24の動作電流がたすきがけ接続
された負荷MOSトランジスタQ21,Q22に流れて
いる正帰還保持電流に対して弱く微小な入力信号に応答
してバイポーラトランジスタQ23,Q24と負荷MO
SトランジスタQ21,Q22とが反転できず、微小な
入力信号に対する高速センス動作が困難であると言う欠
点を有することも本願発明者の検討により明らかとされ
た。
Further, the above-mentioned US Pat. No. 4,335,449 (see FIG. 4) discloses bipolar transistors Q23 and Q2.
4 is used to drive the load capacitance of the output signal line,
When the potential difference between the complementary pair input signals d and _d is small, the bipolar transistor Q23, which responds to this input potential difference,
The operating current of Q24 is weakly connected to the positive feedback holding current flowing in the load MOS transistors Q21 and Q22 to which the operating currents of the load MOS transistors Q23 and Q24 to which it is cross-connected are responsive to a minute input signal. And bipolar transistors Q23 and Q24 and load MO
It was also made clear by the study of the inventors of the present application that the S transistors Q21 and Q22 cannot be inverted and the high speed sensing operation for a minute input signal is difficult.

【0007】従って、本発明の目的は上述の従来技術の
欠点を克服し、高速動作可能なセンスアンプ回路を提供
することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a sense amplifier circuit capable of operating at high speed by overcoming the above-mentioned drawbacks of the prior art.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記したように、メモリ
セルから読み出された微小な入力信号に対する高速セン
ス動作を可能とするため、ゲートとドレインとがクロス
カップル接続された負荷MOSトランジスタに接続され
た一対のトランジスタの相補出力間に第1スイッチング
手段を接続し、上記読み出し信号に応答して上記一対の
トランジスタが反転する際この第1スイッチング手段を
第1制御信号により導通せしめ、しかる後上記第1スイ
ッチング手段を非導通状態に制御させるものである。
As described above, in order to enable a high-speed sensing operation for a minute input signal read from a memory cell, the gate and drain are connected to a cross-coupled load MOS transistor. A first switching means is connected between the complementary outputs of the pair of transistors, and when the pair of transistors is inverted in response to the read signal, the first switching means is made conductive by the first control signal, and then the above-mentioned. The first switching means is controlled to be in a non-conducting state.

【0009】一方、上述したように、負荷容量が非常に
大きいセンスアンプの出力信号線を高速に駆動するた
め、プリアンプはその入力信号線とその出力信号線とが
直結された回路形式を有してなり、メモリセルからの信
号読み出しを開始するためプリアンプとセンス増幅器と
を活性状態に制御して、メモリセルから読み出された相
補信号をプリアンプで増幅し、このプリアンプの相補増
幅出力信号をさらに後段のセンスアンプで増幅し、この
センスアンプの相補出力信号によってセンスアンプの出
力信号線の重負荷容量を駆動する如き多段増幅回路構成
とするとともに、後段のセンスアンプの増幅動作がほぼ
終了した時点(メモリセルからの信号読み出し開始から
所定時間経過後)で前段のプリアンプを非活性状態に制
御し、後段のセンス増幅器を活性状態に維持するもので
ある。
On the other hand, as described above, the preamplifier has a circuit form in which its input signal line and its output signal line are directly connected in order to drive the output signal line of the sense amplifier having a very large load capacitance at high speed. In order to start the signal reading from the memory cell, the preamplifier and the sense amplifier are controlled to the active state, the complementary signal read from the memory cell is amplified by the preamplifier, and the complementary amplified output signal of this preamplifier is further Amplification by the sense amplifier in the subsequent stage, and a multi-stage amplifier circuit configuration that drives the heavy load capacitance of the output signal line of the sense amplifier by the complementary output signal of this sense amplifier, and when the amplification operation of the sense amplifier in the subsequent stage is almost completed The preamplifier in the previous stage is controlled to the inactive state (after the lapse of a predetermined time from the start of reading the signal from the memory cell), and It is to maintain the width unit active.

【0010】[0010]

【作用】第1制御信号により第1スイッチング手段が導
通状態となると、クロスカップル接続された負荷MOS
トランジスタの正帰還保持動作が解消されるので、微小
な入力信号に応答して一対のトランジスタは高速の反転
動作をすることが可能となる。
When the first switching means is turned on by the first control signal, the load MOS is cross-coupled.
Since the positive feedback holding operation of the transistors is canceled, the pair of transistors can perform a high-speed inversion operation in response to a minute input signal.

【0011】一方、後段のセンスアンプの増幅動作がほ
ぼ終了した時点で前段のプリアンプが非活性状態に制御
されるので、プリアンプの相補入出力すなわちセンスア
ンプの相補入力の電位差が必要量以上に拡大されること
が無くなり、次の反転読み出しを高速に実行することが
可能となる。また、プリアンプが非活性状態に制御され
ても、メモリセルから読み出された信号は非活性状態の
プリアンプの入力信号線と出力信号線との間の直結経路
を介して活性状態に制御されたセンス増幅器の入力に伝
達され増幅されるので、センス増幅器の増幅出力の消失
を回避することができる。
On the other hand, since the preamplifier in the preceding stage is controlled to be inactive when the amplifying operation of the sense amplifier in the latter stage is almost completed, the potential difference between the complementary input / output of the preamplifier, that is, the complementary input of the sense amplifier is expanded more than necessary. Then, the next inversion reading can be executed at high speed. Even if the preamplifier is controlled to the inactive state, the signal read from the memory cell is controlled to the active state via the direct connection path between the input signal line and the output signal line of the preamplifier in the inactive state. Since it is transmitted to the input of the sense amplifier and amplified, the loss of the amplified output of the sense amplifier can be avoided.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。Q1,Q2,Q6,Q8はpチャネルMOSトラン
ジスタ(以下pMOSと称する)、Q3,Q4,Q5,
Q7,Q9はnチャネルMOSトランジスタ(以下nM
OSと称する)であり、d, ̄dは本実施例のセンス回
路に入力する一対の相補信号でありメモリセルからの相
補読出信号が伝達され、D,D ̄は本センス回路から出
力する一対の相補信号、 ̄φ1,φ1, ̄φ2,φ2
は、それぞれトランジスタQ6,Q7,Q8,Q9を駆
動するパルス信号、NMOSQ5のゲート端子に印加さ
れるSACは本センスアンプの活性化信号であり、これ
らの信号のタイミングは図2に示すが、特に、PMOS
Q1,Q2はクロスカップル接続された負荷MOS,N
MOSQ3,Q4は差動トランジスタ、PMOSQ8と
NMOSQ9とは第1スイッチング手段として動作し、
パルス信号φ2, ̄φ2は第1制御信号である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Q1, Q2, Q6 and Q8 are p-channel MOS transistors (hereinafter referred to as pMOS), Q3, Q4, Q5.
Q7 and Q9 are n-channel MOS transistors (hereinafter nM
OS)), d and −d are a pair of complementary signals input to the sense circuit of this embodiment, the complementary read signals from the memory cells are transmitted, and D and D− are a pair output from this sense circuit. Complementary signals of  ̄φ1, φ1,  ̄φ2, φ2
Are pulse signals for driving the transistors Q6, Q7, Q8, Q9, and SAC applied to the gate terminal of the NMOS Q5 is an activation signal for the sense amplifier. The timings of these signals are shown in FIG. , PMOS
Q1 and Q2 are cross-coupled load MOS, N
MOSQ3 and Q4 operate as differential transistors, and PMOSQ8 and NMOSQ9 operate as first switching means,
The pulse signals φ2 and φ2 are the first control signals.

【0013】尚、作動トランジスタQ3,Q4はnpn
バイポーラトランジスタによって置換されることも可能
である。又、トランジスタQ6,Q7はどちらか一方の
みでもよく、トランジスタQ8,Q9についてもどちら
か一方のみで動作可である。
The operating transistors Q3 and Q4 are npn.
It can also be replaced by a bipolar transistor. Further, only one of the transistors Q6 and Q7 may be used, and only one of the transistors Q8 and Q9 can operate.

【0014】d, ̄dはスタティック型メモリセルから
読み出される微小電位差を有するセンスアンプの一対の
相補入力信号で、信号遷移期間中にパルス信号 ̄φ1,
φ1により相補入力信号電位差縮小用MOSトランジス
タQ6,Q7が導通され、d, ̄dが同電位とされ、反
転読み出しが高速化される。続いて、パルス信号 ̄φ
2,φ2により相補出力信号電位差縮小用MOSトラン
ジスタQ8,Q9が導通され、補相出力信号D, ̄Dが
同電位にされるとともに、クロスカップル接続された負
荷MOSトランジスタQ1,Q2の正帰還保持動作が弱
められるので、反転読み出しが高速化される。次に、一
対の相補信号がメモリセルよりd, ̄dに読み出されは
じめるのと同時に、Q6,Q7が非導通とされ、d, ̄
d間の電位差が広がる。続いて、Q8,Q9も非導通と
される。
D and _d are a pair of complementary input signals of the sense amplifier having a minute potential difference read from the static memory cell, and the pulse signal _φ1, during the signal transition period.
With φ1, the complementary input signal potential difference reducing MOS transistors Q6 and Q7 are rendered conductive, and d and −d are set to the same potential, so that the inversion reading speed is increased. Then, pulse signal  ̄φ
The complementary output signal potential difference reducing MOS transistors Q8 and Q9 are made conductive by 2 and φ2, the complementary output signals D and _D are set to the same potential, and the positive feedback of the cross-coupled load MOS transistors Q1 and Q2 is held. Since the operation is weakened, the inversion read speed is increased. Next, Q6 and Q7 are made non-conductive at the same time that a pair of complementary signals starts to be read out from the memory cell to d and  ̄ d, and d and  ̄
The potential difference between d spreads. Then, Q8 and Q9 are also made non-conductive.

【0015】今、図2のタイミング図の時間軸におい
て、時刻t1からt2へ遷移した時点を考える。このと
き、dの電位は下降し、 ̄dの電位は上昇するが、ノー
ドN1とN2はまだ同電位である。したがって、Q3の
ドレイン電流は減少し、Q4のドレイン電流は増加し、
その後ノードN1の電位は上昇しノードN2の電位は下
降し始める。このため、Q1のドレイン電流が増加しQ
2のドレイン電流が減少し、さらにノードN1の電位が
上昇しノードN2の電位が下降する。これがさらに、Q
1のドレイン電流を増加させQ2のドレイン電流を減少
させ、ノードN1の電位を上昇させノードN2の電位を
下降させる方向に働く。すなわち、本センスアンプのノ
ードN1,N2には正帰還が働き、急速に電位差を広げ
る効果があり、きわめて高速センスアンプを実現するこ
とができる。
Now, consider a time point at which the time t1 transits to t2 on the time axis of the timing chart of FIG. At this time, the potential of d drops and the potential of −d rises, but the nodes N1 and N2 are still at the same potential. Therefore, the drain current of Q3 decreases and the drain current of Q4 increases,
After that, the potential of the node N1 rises and the potential of the node N2 starts to fall. Therefore, the drain current of Q1 increases and Q
The drain current of 2 decreases, and the potential of the node N1 rises and the potential of the node N2 falls. This is Q
The drain current of 1 increases, the drain current of Q2 decreases, the potential of the node N1 increases, and the potential of the node N2 decreases. That is, positive feedback acts on the nodes N1 and N2 of the present sense amplifier, which has the effect of rapidly expanding the potential difference, and an extremely high-speed sense amplifier can be realized.

【0016】すなわち、相補入力信号d, ̄dに差動ト
ランジスタQ3,Q4が応答するとともに、負荷MOS
トランジスタQ1,Q2がこの差動トランジスタQ3,
Q4に応答するため、負荷容量の大きい相補出力補出力
D, ̄Dを高速で充電もしくは放電することができる。
That is, the differential transistors Q3 and Q4 respond to the complementary input signals d and d, and the load MOS
The transistors Q1 and Q2 are the differential transistors Q3 and
Since it responds to Q4, it is possible to charge or discharge the complementary outputs D and D with a large load capacity at high speed.

【0017】本センスアンプにおいて、Q6,Q7,Q
8,Q9はきわめて重要な役割を果たしている。すなわ
ち相補入力信号d, ̄d間および相補出力信号D, ̄D
間を、信号遷移期間中に短絡し、信号遷移を速やかに行
なわせる働きをしている。Q6,Q7,Q8,Q9を用
いない場合のd, ̄dおよびD, ̄Dのタイミングを図
2に破線で示している。このとき、負荷MOSトランジ
スタQ1,Q2の正帰還回路の作用により相補出力信号
D, ̄Dの遷移が妨げられ、相補入力信号電位差が大き
くなる時刻t3に至ってやっとD, ̄Dの遷移が生じ
る。すなわち、センス速度が大幅に遅くなる。あるい
は、相補入力信号d, ̄dの最大電位差が小さい場合
は、相補出力信号D, ̄Dの遷移が生じない、すなわち
正しいデータが読みだされない場合が生じ得る。
In this sense amplifier, Q6, Q7, Q
8, Q9 plays a very important role. That is, between complementary input signals d and _d and complementary output signals D and _D
The gaps are short-circuited during the signal transition period, and function to promptly perform the signal transition. The timings of d, _d and D, _D when Q6, Q7, Q8 and Q9 are not used are shown by broken lines in FIG. At this time, the action of the positive feedback circuit of the load MOS transistors Q1 and Q2 prevents the transition of the complementary output signals D and _D, and finally the transition of D and _D occurs at time t3 when the potential difference of the complementary input signals becomes large. That is, the sense speed is significantly reduced. Alternatively, when the maximum potential difference between the complementary input signals d and _d is small, the transition of the complementary output signals D and _D may not occur, that is, correct data may not be read.

【0018】以上のように、本実施例によれば、微小な
電位差をもつ一対の相補入力信号を、きわめて高速かつ
大きな増幅率で増幅する効果がある。
As described above, the present embodiment has the effect of amplifying a pair of complementary input signals having a minute potential difference at an extremely high speed and with a large amplification factor.

【0019】本発明の他の実施例を図5に示す。図5の
実施例は、第一の実施例(図1)において、pMOSと
nMOSの役割が入れ替わった構成となっており、図1
と同様にきわめて高速かつ大増幅率で増幅する効果があ
る。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. The embodiment of FIG. 5 has a configuration in which the roles of pMOS and nMOS are interchanged with each other in the first embodiment (FIG. 1).
Similar to, it has the effect of amplifying at an extremely high speed and a large amplification factor.

【0020】本実施例においてもMOSトランジスタQ
36とQ37はどちらか一方でもよく、Q38とQ39
のどちらか一方でも所望の動作が可能である。
Also in this embodiment, the MOS transistor Q
36 or Q37 may be either one, Q38 and Q39
Either one of them can perform the desired operation.

【0021】図6もまた、本発明の他の実施例である。
図6は、図1の回路を2段縦続接続した構成になってお
り、2段縦続接続することにより増幅率をさらに大きく
でき、相補出力信号D, ̄Dの電位差を電源電圧いっぱ
いまで広げることができる。また、図6の回路では2段
目センスアンプ部のトランジスタQ46〜Q50のサイ
ズを大きくして、負荷駆動能力を協力化し、D, ̄Dに
大きな負荷容量が接続される場合、この負荷容量を高速
に駆動することができる。
FIG. 6 is also another embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a configuration in which the circuit of FIG. 1 is cascade-connected in two stages, and the amplification factor can be further increased by cascade-connecting two stages, and the potential difference between the complementary output signals D and  ̄D can be expanded to the full power supply voltage. You can Further, in the circuit of FIG. 6, the size of the transistors Q46 to Q50 of the second stage sense amplifier section is increased to cooperate with the load driving capability, and when a large load capacitance is connected to D and  ̄D, this load capacitance is It can be driven at high speed.

【0022】図7も本発明の他の実施例である。図7の
回路は、従来からよく知られたNMOS差動Q43,Q
44,Q43′,Q44′およびPMOSカレントミラー
Q41,Q42,Q41′,Q42′からなるセンスアン
プを初段とし、図1の回路を2段目のセンスアンプとし
て縦続接続した構成となっている。
FIG. 7 is also another embodiment of the present invention. The circuit shown in FIG. 7 is a well-known NMOS differential Q43, Q.
A sense amplifier composed of 44, Q43 ', Q44' and PMOS current mirrors Q41, Q42, Q41 ', Q42' is used as the first stage, and the circuit of FIG. 1 is cascade-connected as the second stage sense amplifier.

【0023】本発明は、相補出力D, ̄Dを出力すると
ころのいわゆるダブル・エンドセンス増幅器に関係する
ものである。カレントミラー負荷を使用する場合は、相
補出力を得るためには二つのカレントミラー負荷回路が
必要である。図7の第1段目のカレントミラー負荷回路
型センスアンプは高速であるものの、図7の第2段のク
ロスカップル接続負荷回路型センスアンプほどは高速で
は無い。また、第2段目のトランジスタ数が5であるの
に対して第1段目のトランジスタ数が9であると言う欠
点がある。
The present invention relates to a so-called double-ended sense amplifier which outputs complementary outputs D and D. When using a current mirror load, two current mirror load circuits are required to obtain complementary outputs. Although the first stage current mirror load circuit type sense amplifier of FIG. 7 is fast, it is not as fast as the second stage cross-coupled load circuit type sense amplifier of FIG. Further, there is a drawback that the number of transistors in the first stage is nine, whereas the number of transistors in the second stage is five.

【0024】しかし、図7においては第1段目にカレン
トミラー負荷回路型センスアンプを用いることによっ
て、下記の如き利点を生じるものである。
However, in FIG. 7, the following advantages are brought about by using the current mirror load circuit type sense amplifier in the first stage.

【0025】すなわち、メモリ装置を高速とするために
は、メモリ装置のワード線選択のためのワード線駆動信
号の印加の時点からセンスアンプからの出力までの時点
までの遅延TDを小さくすることが重要である。一方、
上記のワード線駆動信号の印加の時点からMOSトラン
ジスタQ51,Q52,Q53,Q54,Q55,Q5
6の非導通による相補信号線間の電位差縮小動作終了ま
での時点までの遅延TEが存在する。
That is, in order to increase the speed of the memory device, the delay TD from the time point of applying the word line drive signal for selecting the word line of the memory device to the time point of outputting from the sense amplifier is made small. is important. on the other hand,
The MOS transistors Q51, Q52, Q53, Q54, Q55, Q5 are applied from the time of applying the word line drive signal.
There is a delay TE until the end of the potential difference reduction operation between complementary signal lines due to the non-conduction of 6.

【0026】図21の横軸は後者の遅延TEを示し、そ
の縦軸は前者の遅延TDを示し、図21図中で実践は図
7の実施例の特性を示し、破線は図6の実施例の特性を
示している。
The horizontal axis of FIG. 21 shows the latter delay TE, and the vertical axis thereof shows the former delay TD. In FIG. 21, the practice shows the characteristics of the embodiment of FIG. 7, and the broken line shows the implementation of FIG. The characteristics of the example are shown.

【0027】いずれの特性においても、ワード線駆動信
号の印加の時点から相補信号線間の電位差縮小動作終了
までの時点までの遅延TEが短すぎると、センスアンプ
中の差動トランジスタもしくは負荷トランジスタの対と
なっているトランジスタのしきい値電圧などの電気的特
性差によって、センスアンプの第1段目の相補入力信号
の振幅が微小である間に、センスアンプの第1段目の差
動トランジスタの相補出力から誤情報が一時的に出力さ
れてしまい、第1段目の差動トランジスタの相補出力か
ら正しい情報を得るために遅れが生じることとなる。こ
の遅れが、上記ワード線駆動信号の印加の時点からセン
スアンプからの出力までの時点までの遅延TDを支配的
に決定することとなる。
In any of the characteristics, if the delay TE from the time of applying the word line drive signal to the time of ending the operation of reducing the potential difference between the complementary signal lines is too short, the differential transistor or the load transistor in the sense amplifier will be affected. While the amplitude of the complementary input signal of the first stage of the sense amplifier is very small due to the difference in electrical characteristics of the paired transistors, the differential transistor of the first stage of the sense amplifier The erroneous information is temporarily output from the complementary output of, and a delay occurs to obtain correct information from the complementary output of the first stage differential transistor. This delay will predominantly determine the delay TD from the time of application of the word line drive signal to the time of output from the sense amplifier.

【0028】図6の実施例のセンスアンプの第1段目の
正帰還負荷の増幅率が大きいため、この第1段目の出力
から大きな振幅で誤情報が出力されることになる。一
方、図7の実施例のセンスアンプの第1段目のカレント
ミラー負荷の増幅率は図6の正帰還負荷の増幅率と比較
して小さいので、図7の実施例のセンスアンプの第1段
目の出力から生じる誤情報の振幅は小さいものとなり、
図7の遅延TDは小さなものとなる。
Since the amplification factor of the positive feedback load in the first stage of the sense amplifier of the embodiment of FIG. 6 is large, erroneous information is output from the output of the first stage with a large amplitude. On the other hand, since the amplification factor of the first stage current mirror load of the sense amplifier of the embodiment of FIG. 7 is smaller than that of the positive feedback load of FIG. 6, the first amplification of the sense amplifier of the embodiment of FIG. The amplitude of the false information generated from the output of the stage becomes small,
The delay TD in FIG. 7 is small.

【0029】以上のように図6の実施例と比較して図7
の実施例は負荷回路の増幅率が小さいので、上記の電位
差縮小動作終了に関係する遅延TEが短くなっても、上
記のセンスアンプ出力に関係する遅延TDはそれほど大
きくなることは無い。
As described above, FIG. 7 is compared with the embodiment of FIG.
In this embodiment, since the amplification factor of the load circuit is small, even if the delay TE related to the end of the potential difference reduction operation is shortened, the delay TD related to the output of the sense amplifier is not so large.

【0030】従って、図7の実施例によれば、電位差縮
小動作終了に関係する遅延TEの最小値は図6の実施例
と比較して1.3nS小さくすることが可能となって、
この遅延時間TEに関するタイミング・マージンを大き
くすることができる。
Therefore, according to the embodiment of FIG. 7, the minimum value of the delay TE related to the end of the potential difference reducing operation can be reduced by 1.3 nS as compared with the embodiment of FIG.
The timing margin regarding the delay time TE can be increased.

【0031】図8も本発明の他の実施例である。図8の
回路は、接地電圧の如き固定電圧がゲートに印加された
PMOSQ41,Q42を負荷とする差動アンプを初段
とし、図1の回路を2段目センスアンプとして縦続接続
した構成となっている。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. The circuit of FIG. 8 has a configuration in which a differential amplifier having PMOS Q41 and Q42 whose gate is applied with a fixed voltage such as a ground voltage as a load is used as a first stage, and the circuit of FIG. 1 is cascade-connected as a second stage sense amplifier. There is.

【0032】図7,図8の構成においても、2段目の正
帰還型センスアンプにより、データバスD, ̄Dの大き
な負荷容量を高速で駆動することができる。
Also in the configurations of FIGS. 7 and 8, the large load capacitances of the data buses D and _D can be driven at high speed by the positive feedback sense amplifier in the second stage.

【0033】図9の回路は、公知のセンス回路であり、
カレントミラー型アンプを2ケ並列接続したアンプを2
段縦接続した構成となっている。
The circuit of FIG. 9 is a known sense circuit,
Two current mirror type amplifiers connected in parallel
It has a structure of vertically connected stages.

【0034】図10は、本発明の一実施例である図6の
センス回路と従来例である図9のセンス回路の遅延時間
をセンスアンプ平均電流に対して示したグラフである。
図10より、本発明の一実施例である図6のセンス回路
は、従来例である。図9のセンス回路に比べて2倍以上
の高速性を有することが明らかである。
FIG. 10 is a graph showing the delay times of the sense circuit of FIG. 6 which is an embodiment of the present invention and the sense circuit of FIG. 9 which is a conventional example, with respect to the sense amplifier average current.
From FIG. 10, the sense circuit of FIG. 6 which is an embodiment of the present invention is a conventional example. It is apparent that it has twice as high speed as the sense circuit of FIG.

【0035】図11は本発明のもう一つの実施例であ
り、スタティック型ランダムアクセスメモリ(SRA
M)を構成する。図11においてSRAMセルからの読
出し信号を増幅するためのSAとして図6のセンスアン
プ回路が使用され、MAとしては図1のセンスアンプ回
路にトライステート出力コントロール用PMOSトラン
ジスタQ71,Q72を付加したメインアンプ回路であ
る。
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention, which is a static random access memory (SRA).
M). In FIG. 11, the sense amplifier circuit of FIG. 6 is used as the SA for amplifying the read signal from the SRAM cell, and as the MA, the sense amplifier circuit of FIG. 1 is added with PMOS transistors Q71 and Q72 for controlling tristate output. It is an amplifier circuit.

【0036】図12は本願発明者等によって出願前に検
討された集積回路の一例であるが、図11の実施例は図
12に比べてトランジスタ数が大幅に低減しており、消
費電流およびレイアウト面積がほぼ半分となっている。
FIG. 12 shows an example of an integrated circuit examined by the inventors of the present application before application. In the embodiment shown in FIG. 11, the number of transistors is significantly reduced as compared with FIG. The area is almost half.

【0037】その上、図11の回路を用いると大幅に高
速化が可能となり、メモリセル情報がDoutに到達す
るまでの時間が、図12の回路を用いた場合の約半分に
まで減少することが、回路解析により確認されている。
In addition, the use of the circuit of FIG. 11 makes it possible to significantly speed up the operation, and the time required for the memory cell information to reach Dout is reduced to about half that in the case of using the circuit of FIG. Is confirmed by circuit analysis.

【0038】これは図12の回路においては負荷PMO
Sトランジスタがカレントミラー接続されているため負
荷MOSの利得が小さいのに対して、図11の回路にお
いては負荷PMOSトランジスタが正帰還クロスカップ
ル接続されているため負荷MOSの利得が大きいことに
起因している。
This is the load PMO in the circuit of FIG.
The gain of the load MOS is small because the S transistor is connected in the current mirror, whereas the gain of the load MOS is large because the load PMOS transistor is connected in the positive feedback cross-coupled manner in the circuit of FIG. ing.

【0039】図13は、図11のセンス回路を1Mビッ
トSRAMに適応した際の回路解析による動作波形を示
す。図13において、コモンデータ線d, ̄dの微小な
電位差が、初段および2段目のセンスアンプ(図11の
SA)で高速に増幅され、CMOSレベルの信号S2,
 ̄S2が得られる。信号S2, ̄S2は大きな配線容量
を有するデータバスを伝播した後、メインアンプ(図1
1のMA)の入力端においてなまった波形(図13D,
 ̄D)となるが、D, ̄Dに微小電位差が生じるやいな
やメインアンプで増幅することにより高速なメインアン
プ出力信号D1, ̄D1が得られ、インバータINV
1,INV2を経て出力トランジスタQ75,Q76を
駆動する。このように、図11の回路構成によれば、セ
ンスアンプ初段、2段目およびメインアンプの動作を1
ns程度の遅延で行われることができ、きわめて高速で
出力Doutを得ることができる。図13の例において
は、コモンデータ線d, ̄dに電位差が生じ始めてから
3ns程度出力Doutが得られている。
FIG. 13 shows operation waveforms by circuit analysis when the sense circuit of FIG. 11 is applied to a 1 Mbit SRAM. In FIG. 13, the minute potential difference between the common data lines d and −d is amplified at high speed by the first-stage and second-stage sense amplifiers (SA in FIG. 11), and the CMOS level signal S2.
 ̄ S2 is obtained. The signals S2 and S2 propagate through the data bus having a large wiring capacitance, and then are transferred to the main amplifier (see FIG. 1).
Waveforms blunted at the input end of MA (Fig. 13D,
However, as soon as a minute potential difference occurs between D and  ̄D, high-speed main amplifier output signals D1 and  ̄D1 are obtained by amplifying with the main amplifier, and the inverter INV
The output transistors Q75 and Q76 are driven via 1 and INV2. Thus, according to the circuit configuration of FIG. 11, the operations of the first stage, the second stage, and the main amplifier of the sense amplifier are
It can be performed with a delay of about ns, and the output Dout can be obtained at an extremely high speed. In the example of FIG. 13, the output Dout is obtained for about 3 ns after the potential difference starts to occur on the common data lines d and −d.

【0040】さらに、図12では、データ出力制御信号
DOCに応答してメインアンプMAの後に出力端Dou
tの高インピーダンス状態を決定するための出力制御回
路DBを用いているのに対し、図11の実施例において
は、データ出力制御信号DOCにより制御されるNMO
SトランジスタQ70によりメインアンプMAの活性状
態あるいは非活性状態を制御する一方、出力端Dout
を高インピーダンス状態にするためのPMOSトランジ
スタQ71,Q72をメインアンプMAの出力に並列接
続し、DOCにより制御することにより、図12の出力
制御回路DBに相当する回路を省略でき、出力バッファ
内の信号伝達時間を短縮することができる。
Further, in FIG. 12, in response to the data output control signal DOC, the output terminal Dou is provided after the main amplifier MA.
While the output control circuit DB for determining the high impedance state of t is used, in the embodiment of FIG. 11, the NMO controlled by the data output control signal DOC is used.
The active state or inactive state of the main amplifier MA is controlled by the S transistor Q70, while the output terminal Dout is output.
By connecting in parallel the PMOS transistors Q71 and Q72 for setting the high impedance state to the output of the main amplifier MA and controlling by the DOC, the circuit corresponding to the output control circuit DB in FIG. 12 can be omitted, and the output buffer circuit in the output buffer can be omitted. The signal transmission time can be shortened.

【0041】図14も本発明の他の実施例であり、初段
および2段目のセンスアンプSAに図7にセンス回路を
用いて構成した。
FIG. 14 also shows another embodiment of the present invention, in which the sense circuit shown in FIG. 7 is used for the first-stage and second-stage sense amplifiers SA.

【0042】図15も本発明の他の実施例であり、初段
および2段目のセンスアンプSAに図8にセンス回路を
用いて構成した。
FIG. 15 is also another embodiment of the present invention, in which the sense circuit shown in FIG. 8 is used for the first-stage and second-stage sense amplifiers SA.

【0043】図16もまた本発明の他の実施例(スタテ
ィックRAMのセンス回路)であり、図11の実施例に
おいて、コモンデータ線d, ̄dにCMOS正帰還プリ
アンプ回路PFB1(Q204,Q205,Q225〜
Q228)を付加した構成となっている。図17は図1
6の実施例の動作を示す波形図であり、以下図17を用
いて図16を説明する。スタティックRAMメモリセル
から読み出されコモンデータ線d, ̄dに伝達された電
位差は通常0.1〜0.2V程度であり、この微小電位差
をいかに高速に増幅するかが高速化の鍵である。d, ̄
dの信号遷移帰還にφCDQ, ̄φCDQにパルスを印
加してMOSトランジスタQ202,Q203を一時的
に導通させ、d, ̄dの信号遷移を速やかに行なわせ
る。次に、新たに選択されたメモリセルによる信号電位
差がd, ̄dに生じ始めると同時に、パルスφCDA,
 ̄φCDAによりMOSトランジスタQ204,Q20
5を導通せしめ、入力信号線と出力信号線とが直接接続
されたCMOS正帰還プリアンプ回路PFB1を動作さ
せる。PFB1は、d, ̄dの電位差を正帰還増幅し、
最大0.5V程度の電位差を得る(ΔV1)。PFB1
の効果は、d, ̄dの電位差を速く大きくすることによ
り、次段のセンス回路を速く安定に動作させることにあ
る。次段以降でのセンス動作が終了後は、Q204,Q
205は、φCDA, ̄φCDAにより非導通とされP
FB1は動作せず、SRAMメモリセルからY方向スイ
ッチMOSトランジスタを介して読み出された信号はC
MOS正帰還プリアンプ回路PFB1によって増幅され
ることなく、このプリアンプ回路PFB1の入力信号と
出力信号線との間の直接接続を介して、コモンデータ線
d, ̄dに伝達されるようになる。このように、d, ̄
dの電位差が必要以上に大きくなることなく、次第に定
常状態の電位差ΔV2(0.1〜0.2V)に変化する。
すなわち、コモンデータ線d, ̄dの電位差が大きく開
きすぎて、次のメモリセル情報の読み出しが遅れること
がない。センスアンプ初段(SA1)出力S1, ̄S1
はMOSトランジスタQ206,Q207をパルスφS
EQ1, ̄φSEQ1より、センスアンプ2段目(SA
2)出力S2, ̄S2はMOSトランジスタQ208,
Q209をパルスφSEQ2, ̄φSEQ2により、信
号遷移帰還導通せしめ、やはり信号遷移を速やかに行な
わせる。その後、コモンデータ線d, ̄dに電位差が生
じると同時にQ206,Q207,Q208,Q209
を非導通とし、制御信号Y・SACによりセンスアンプ
SA1,SA2動作せしめ、既に述べたようにPMOS
正帰還動作によりきわめて高速で増幅された信号S1,
 ̄S1およびS2, ̄S2が得られる。
FIG. 16 is also another embodiment of the present invention (sense circuit for static RAM). In the embodiment of FIG. 11, CMOS positive feedback preamplifier circuit PFB1 (Q204, Q205, Q225
Q228) is added. FIG. 17 shows FIG.
16 is a waveform chart showing the operation of the sixth embodiment, and FIG. 16 will be described below with reference to FIG. The potential difference read from the static RAM memory cell and transmitted to the common data lines d and d is normally about 0.1 to 0.2 V, and how to amplify this minute potential difference at high speed is the key to speeding up. . d,  ̄
A pulse is applied to φCDQ and  ̄φCDQ for the signal transition feedback of d to make the MOS transistors Q202 and Q203 temporarily conductive, and the signal transition of d and  ̄d is promptly performed. Next, the signal potential difference due to the newly selected memory cell starts to occur at d and −d, and at the same time, the pulse φCDA,
With φCDA, MOS transistors Q204, Q20
5 is made conductive, and the CMOS positive feedback preamplifier circuit PFB1 in which the input signal line and the output signal line are directly connected is operated. PFB1 positively amplifies the potential difference between d and  ̄d,
A maximum potential difference of about 0.5 V is obtained (ΔV1). PFB1
The effect of is to increase the potential difference between d and −d rapidly so that the sense circuit at the next stage can be operated quickly and stably. After the sense operation in the next stage and after is completed, Q204, Q
205 is made nonconductive by φCDA and φCDA, and P
The FB1 does not operate, and the signal read from the SRAM memory cell via the Y-direction switch MOS transistor is C
The signal is not amplified by the MOS positive feedback preamplifier circuit PFB1 but is transmitted to the common data lines d and −d through the direct connection between the input signal and the output signal line of the preamplifier circuit PFB1. Thus, d,  ̄
The potential difference of d does not increase more than necessary and gradually changes to the steady-state potential difference ΔV2 (0.1 to 0.2 V).
That is, the potential difference between the common data lines d and d does not open too much and the next reading of the memory cell information is not delayed. Sense amplifier first stage (SA1) output S1,  ̄ S1
Pulse MOS transistors Q206 and Q207
From EQ1,  ̄φSEQ1, the second stage of the sense amplifier (SA
2) Outputs S2 and S2 are MOS transistors Q208,
Q209 is made to conduct signal transition feedback by pulses φSEQ2 and φSEQ2, and also promptly makes signal transition. After that, a potential difference occurs on the common data lines d and −d, and at the same time, Q206, Q207, Q208, and Q209.
Is made non-conductive, and the sense amplifiers SA1 and SA2 are operated by the control signal Y.SAC.
Signal S1, amplified at a very high speed by the positive feedback operation
S1 and S2, S2 are obtained.

【0044】センスアンプ2段目出力S2, ̄S2とデ
ータバスD, ̄Dを接続するトランフフアーゲートを構
成するMOSトランジスタQ212,Q213,Q21
4,Q215は、S2, ̄S2に信号が出力する前に導
通せしめておき、また、MOSトランジスタQ210,
Q211,Q216,Q217をパルスφSEQ2, ̄
φSEQ2,φBEQ, ̄φBEQにより信号遷移帰還
導通せしめ、S2, ̄S2に電位差を生じると同時にQ
210,Q211,Q216,Q217を非導通とす
る。センスアンプ2段目SA2で増幅された信号S2,
 ̄S2は、大きな負荷容量を有するデータバスを伝播す
る間になだらかになまった波形(図17D, ̄D)とな
る。
MOS transistors Q212, Q213, Q21 forming a transfer gate connecting the outputs S2, S2 of the second stage of the sense amplifier and the data buses D, D.
4, Q215 are made conductive before a signal is output to S2, S2, and MOS transistors Q210,
Q211, Q216, Q217 pulse φSEQ2,
ΦSEQ2, ΦBEQ and  ̄ ΦBEQ are used to make signal transition feedback conductive so that a potential difference occurs at S2 and  ̄S2 and at the same time Q
210, Q211, Q216, Q217 are made non-conductive. The signal S2 amplified by the second stage SA2 of the sense amplifier
-S2 has a smooth waveform (FIG. 17D, -D) while propagating through a data bus having a large load capacity.

【0045】メインアンプ出力M, ̄Mは、信号遷移期
間に、コントロール信号DOCによりMOSトランジス
タQ218を非導通とし、Q219,Q220を導通せ
しめ、またφMAEQ, ̄φMAEQ信号によりMOS
トランジスタQ221,Q222を導通せしめることに
より、M, ̄Mの電位を一時的に電源電圧VCC電位と
する。したがってこの期間は、出力用NMOSトランジ
スタQ223,Q224が共に非導通となり、出力信号
Doutが“0”から“1”あるいは“1”から“0”
へ遷移する期間に出力トランジスタQ223,Q224
に貫通して流れる電流がなく、低消費電力かつ低雑音の
動作を行なわせることができる。次に、D, ̄Dに電位
差が生じる前にDOC信号によりQ218を導通,Q2
19,Q220を非導通とし、引き続きD, ̄Dに電位
差が生じると同時にQ221,Q222を非導通とする
と、メインアンプMA1により高速に増幅された信号波
形M, ̄Mが得られる。これらの信号は、インバータI
NV1,INV2を経て出力トランジスタQ223,Q
224を駆動し出力Doutが得られる。
The main amplifier outputs M and  ̄M make the MOS transistor Q218 non-conductive by the control signal DOC and make Q219 and Q220 conductive during the signal transition period, and the φMAEQ and  ̄φMAEQ signals make the MOS output.
By making the transistors Q221 and Q222 conductive, the potentials of M and −M are temporarily set to the power supply voltage VCC potential. Therefore, during this period, the output NMOS transistors Q223 and Q224 are both non-conductive, and the output signal Dout is "0" to "1" or "1" to "0".
To the output transistors Q223 and Q224 during the transition to
Since there is no current flowing through, the operation with low power consumption and low noise can be performed. Next, before the potential difference occurs between D and D, Q218 is turned on by the DOC signal and Q2 is turned on.
When N, Q220 is made non-conductive, and a potential difference is subsequently generated at D, D at the same time as Q221, Q222 are made non-conductive, signal waveforms M, M are amplified at high speed by the main amplifier MA1. These signals are
Output transistors Q223 and Q via NV1 and INV2
224 is driven to obtain the output Dout.

【0046】このように、コモンデータ線d, ̄dの微
小な電位差を順次高速に増幅することにより、きわめて
高速に出力波形Doutが得られる。
In this way, the output waveform Dout can be obtained at an extremely high speed by sequentially amplifying the minute potential difference between the common data lines d and −d at a high speed.

【0047】本発明の他の実施例として、図16の初段
および2段目のセンス回路部SAとして図7あるいは図
8あるいは図9を用いた回路構成も考えられ、これらい
ずれの実施例も既に述べた動作と同様の動作より高速で
出力が得られる。
As another embodiment of the present invention, a circuit configuration using FIG. 7, FIG. 8 or FIG. 9 as the first stage and second stage sense circuit portions SA of FIG. 16 is also conceivable, and any of these embodiments has already been performed. The output can be obtained at a higher speed than the operation similar to that described.

【0048】図18も本発明の他の実施例である。図1
8は、図16の実施例にPMOS正帰還回路PFB2が
付加された構成となっている。PFB2の効果は、ビッ
ト線対b, ̄bの電位差を高速に大きくし、図16の実
施例に比べコモンデータ線d, ̄dの電位差をいっそう
速く大きくし、センスアンプSAの動作をさらに速め
て、なおいっそうの高速増幅を可能にしたことにある。
FIG. 18 also shows another embodiment of the present invention. FIG.
8 has a configuration in which a PMOS positive feedback circuit PFB2 is added to the embodiment of FIG. The effect of PFB2 is to increase the potential difference between the bit line pair b and  ̄b at a high speed, to increase the potential difference between the common data lines d and  ̄d more quickly than in the embodiment of FIG. 16, and to speed up the operation of the sense amplifier SA. In addition, it enables even higher speed amplification.

【0049】本発明の他の実施例として、図18の初段
および2段目のセンス回路部SAとして図7あるいは図
8あるいは図9を用いた回路構成も考えられ、これらい
ずれの実施例も図18と同様高速のセンス増幅を実現で
きる。
As another embodiment of the present invention, a circuit configuration using FIG. 7, FIG. 8 or FIG. 9 as the sense circuit section SA of the first stage and the second stage of FIG. 18 is also conceivable. Similar to 18, high-speed sense amplification can be realized.

【0050】図19は本発明の他の実施例を示してお
り、Q301,Q308,Q310,Q311,Q31
5はPチャネルMOSトランジスタを示し、Q302,
Q303,Q304,Q305,Q306,Q307,
Q309,Q312,Q313,Q314,Q316は
NチャネルMOSトランジスタを示している。
FIG. 19 shows another embodiment of the present invention, which is Q301, Q308, Q310, Q311, Q31.
5 is a P-channel MOS transistor, Q302,
Q303, Q304, Q305, Q306, Q307,
Q309, Q312, Q313, Q314 and Q316 represent N-channel MOS transistors.

【0051】この図19の回路においては、二種類のセ
ンスアンプが従属接続されており、第1段目のセンスア
ンプはQ303,Q304,Q305,Q306,Q3
07と全てNチャネルMOSトランジスタで構成されて
おり、Q310,Q311,Q312,Q313,Q3
14から構成されたところの図1のセンスアンプが第2
段目のセンスアンプとして使用されている。
In the circuit of FIG. 19, two types of sense amplifiers are connected in cascade, and the first-stage sense amplifiers are Q303, Q304, Q305, Q306, Q3.
07 and all N-channel MOS transistors, Q310, Q311, Q312, Q313, Q3
The sense amplifier of FIG.
It is used as the stage sense amplifier.

【0052】MOSトランジスタQ301,Q302が
相補線d, ̄dの間に接続され、MOSトランジスタQ
308,Q309が相補線D1, ̄D1の間に接続さ
れ、MOSトランジスタQ315,Q316が相補線
D, ̄Dの間に接続されている。
The MOS transistors Q301 and Q302 are connected between the complementary lines d and −d, and the MOS transistor Q301
308 and Q309 are connected between the complementary lines D1 and _D1, and the MOS transistors Q315 and Q316 are connected between the complementary lines D and _D.

【0053】相補線d, ̄dの入力信号に応答して相補
信号D1, ̄D1が対となったソースフォロワ動作のN
チャネルMOSトランジスタQ303,Q304によっ
て得られた後、さらにゲートとドレインがクロスカップ
ル接続されたNチャネルMOSトランジスタQ305,
Q306によって高速に増幅される。
Source follower operation N in which complementary signals D1 and D1 form a pair in response to input signals of complementary lines d and d.
After being obtained by the channel MOS transistors Q303 and Q304, the N-channel MOS transistor Q305 whose gate and drain are cross-coupled,
It is amplified at high speed by Q306.

【0054】この相補信号D1, ̄D1はトランジスタ
Q310,Q311,Q312,Q313,Q314の
サイズを大きくして負荷駆動能力を強力化して、D, ̄
Dに大きな負荷容量が接続されている場合でも、この負
荷容量を高速に駆動することができる。
The complementary signals D1 and D1 increase the size of the transistors Q310, Q311, Q312, Q313 and Q314 to enhance the load driving capability, and D and D
Even if a large load capacitance is connected to D, this load capacitance can be driven at high speed.

【0055】図20も本発明の他の実施例を示してお
り、Q401,Q403,Q404,Q405,Q40
6,Q407,Q408,Q410,Q411,Q41
5はPチャネルMOSトランジスタを示し、Q402,
Q409,Q412,Q413,Q414,Q416は
NチャネルMOSトランジスタを示している。
FIG. 20 also shows another embodiment of the present invention, which is Q401, Q403, Q404, Q405, Q40.
6, Q407, Q408, Q410, Q411, Q41
Reference numeral 5 denotes a P-channel MOS transistor, Q402,
Q409, Q412, Q413, Q414, and Q416 represent N-channel MOS transistors.

【0056】この図20の回路においては、二種類のセ
ンスアンプが従属接続されており、第1段目のセンスア
ンプはQ403,Q404,Q405,Q406,Q4
07と全てPチャネルMOSトランジスタで構成されて
おり、Q410,Q411,Q412,Q413,Q4
14から構成されたところの図1のセンスアンプが第2
段目のセンスアンプとして使用されている。MOSトラ
ンジスタQ401,Q402が相補線d, ̄dの間に接
続され、MOSトランジスタQ408,Q409が相補
線D1, ̄D1の間に接続され、MOSトランジスタQ
415,Q416が相補線D, ̄Dの間に接続されてい
る。
In the circuit of FIG. 20, two types of sense amplifiers are connected in cascade, and the first-stage sense amplifiers are Q403, Q404, Q405, Q406, Q4.
07 and all P-channel MOS transistors, Q410, Q411, Q412, Q413, Q4
The sense amplifier of FIG.
It is used as the stage sense amplifier. The MOS transistors Q401 and Q402 are connected between the complementary lines d and _d, the MOS transistors Q408 and Q409 are connected between the complementary lines D1 and _D1, and the MOS transistor Q is connected.
415 and Q416 are connected between complementary lines D and D.

【0057】相補線d, ̄dの入力信号に応答して相補
信号D1, ̄D1が対となったソースフォロワ動作のP
チャネルMOSトランジスタQ403,Q404によっ
て得られた後、さらにゲートとドレインがクロスカップ
ル接続されたPチャネルMOSトランジスタQ405,
Q406によって高速に増幅される。
A source follower operation P in which complementary signals D1 and D1 form a pair in response to input signals of complementary lines d and d
After being obtained by the channel MOS transistors Q403 and Q404, the P-channel MOS transistor Q405 whose gate and drain are further cross-coupled is connected.
It is amplified at high speed by Q406.

【0058】この相補信号D1, ̄D1はトランジスタ
Q410,Q411,Q412,Q413,Q414の
サイズを大きくして負荷駆動能力を協力化して、D, ̄
Dに大きな負荷容量が接続されている場合でも、この負
荷容量を高速に駆動することができる。
The complementary signals D1 and D1 increase the size of the transistors Q410, Q411, Q412, Q413 and Q414 to cooperate with the load driving capability, and
Even if a large load capacitance is connected to D, this load capacitance can be driven at high speed.

【0059】以上説明したように、この図19の実施例
中のセンスアンプの第1段目のNチャネルMOSトラン
ジスタQ303,Q304および図20の実施例中のセ
ンスアンプの第1段目のPチャネルMOSトランジスタ
Q403,Q404はそれぞれ電圧利得が1以下のソー
スフォロワーとして動作し、図19の実施例中のセンス
アンプの第1段目のゲートとドレインがクロスカップル
接続されたNチャネルMOSトランジスタQ305,Q
306および図20の実施例中のセンスアンプの第1段
目のゲートとドレインがクロスカップル接続されたPチ
ャネルMOSトランジスタQ405,Q406は上記ソ
ースフォロワーのソース負荷回路として動作し、このク
ロスカップル接続負荷回路の電圧利得は1よりはるかに
大きい。
As described above, the N-channel MOS transistors Q303 and Q304 of the first stage of the sense amplifier in the embodiment of FIG. 19 and the P-channel of the first stage of the sense amplifier of the embodiment of FIG. Each of the MOS transistors Q403 and Q404 operates as a source follower having a voltage gain of 1 or less, and the N-channel MOS transistors Q305 and Q305 in which the gate and drain of the first stage of the sense amplifier in the embodiment of FIG. 19 are cross-coupled to each other.
306 and the P-channel MOS transistors Q405 and Q406 in which the gate and drain of the first stage of the sense amplifier in the embodiment of FIG. 20 are cross-coupled, operate as a source load circuit of the source follower, and this cross-coupled load The voltage gain of the circuit is much greater than unity.

【0060】図19および図20の実施例においては、
以前の実施例と同様にパルス信号φ2, ̄φ2に応答し
てMOSトランジスタQ308,Q309,Q408,
Q409が導通することによって、クロスカップル接続
された負荷MOSトランジスタQ305,Q306,Q
405,Q406の正帰還動作が解消される。
In the embodiment of FIGS. 19 and 20,
As in the previous embodiment, in response to the pulse signals φ2 and φ2, the MOS transistors Q308, Q309, Q408,
When Q409 conducts, load MOS transistors Q305, Q306, Q are cross-coupled.
The positive feedback operation of 405 and Q406 is eliminated.

【0061】また、本発明はSRAMに限定されるもの
ではなく、DRAM,PROM,EPROM等のメモリ
装置全般に適用することが可能である。
The present invention is not limited to SRAM, but can be applied to all memory devices such as DRAM, PROM and EPROM.

【0062】さらに本発明は上記した具体的実施例に限
定されるものでは無く、その基本的技術思想に従って種
々の変形が可能であることは言うまでも無い。
Further, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned specific embodiments, and various modifications can be made according to the basic technical idea thereof.

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

【図1】本発明の一実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1の回路を動作させるのに好適なタイミング
図。
FIG. 2 is a timing diagram suitable for operating the circuit of FIG.

【図3】従来技術を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional technique.

【図4】従来技術を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional technique.

【図5】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図9】従来のセンス回路を示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional sense circuit.

【図10】本発明の一実施例(図6)および従来のセン
ス回路例(図9)のセンス増幅に要する遅延時間のセン
スアンプ平均電流依存性を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the sense amplifier average current dependency of the delay time required for sense amplification in one embodiment of the present invention (FIG. 6) and a conventional sense circuit example (FIG. 9).

【図11】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図12】本願発明者等によって出願前に検討された回
路を示す回路図。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a circuit examined by the present inventors before application.

【図13】図11の実施例の動作波形図。13 is an operation waveform diagram of the embodiment of FIG.

【図14】それぞれ本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 14 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図15】それぞれ本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 15 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図16】それぞれ本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 16 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図17】図16の実施例の動作を説明するための動作
波形図。
FIG. 17 is an operation waveform chart for explaining the operation of the embodiment of FIG.

【図18】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 18 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図19】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 19 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図20】本発明の他の実施例を示す回路図。FIG. 20 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図21】図6の実施例と図7の実施例の特性の相違を
示す図。
21 is a diagram showing a difference in characteristics between the embodiment of FIG. 6 and the embodiment of FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花村 昭次 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shoji Hanamura 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo Metropolitan company Central Research Laboratory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のSRAMセルと、 上記複数のSRAMセルに接続された複数のデータ線対
と、 上記複数のデータ線対の各データ線対に接続されたスイ
ッチ回路と、 上記スイッチ回路を介して上記複数のデータ線対に共通
に接続されたコモンデータ線対と、 上記コモンデータ線対に接続された増幅回路と、 そのゲートが上記複数のデータ線対の各データ線対の一
方のデータ線に接続されるとともにそのドレインが他方
のデータ線に接続された第1MOSトランジスタと、 そのゲートが上記他方のデータ線に接続されるとともに
そのドレインが上記一方のデータ線に接続された第2M
OSトランジスタとを具備することを特徴とする半導体
集積回路。
1. A plurality of SRAM cells, a plurality of data line pairs connected to the plurality of SRAM cells, a switch circuit connected to each data line pair of the plurality of data line pairs, and the switch circuit. A common data line pair commonly connected to the plurality of data line pairs, an amplifier circuit connected to the common data line pair, and a gate of one of the data line pairs of the plurality of data line pairs. A first MOS transistor connected to the data line and having its drain connected to the other data line; and a second M transistor having its gate connected to the other data line and its drain connected to the one data line.
A semiconductor integrated circuit comprising an OS transistor.
【請求項2】上記増幅回路はCMOS正帰還プリアンプ
を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the amplifier circuit includes a CMOS positive feedback preamplifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6597229B1 (en) 1999-08-16 2003-07-22 Nec Electronics Corporation Interface circuit and, electronic device and communication system provided with same
JP2007122863A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Sony Corp Dynamic sense amplifier for sram

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