JPH0969293A - 多値センスアンプ回路 - Google Patents

多値センスアンプ回路

Info

Publication number
JPH0969293A
JPH0969293A JP22131095A JP22131095A JPH0969293A JP H0969293 A JPH0969293 A JP H0969293A JP 22131095 A JP22131095 A JP 22131095A JP 22131095 A JP22131095 A JP 22131095A JP H0969293 A JPH0969293 A JP H0969293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
output
circuit
memory cell
sense amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22131095A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinken Okawa
真賢 大川
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP22131095A priority Critical patent/JPH0969293A/ja
Publication of JPH0969293A publication Critical patent/JPH0969293A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • G11C11/5642Sensing or reading circuits; Data output circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2211/00Indexing scheme relating to digital stores characterized by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C2211/56Indexing scheme relating to G11C11/56 and sub-groups for features not covered by these groups
    • G11C2211/563Multilevel memory reading aspects
    • G11C2211/5634Reference cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/06Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の差動増幅器を使用しているため、半導
体チップ上に形成する際、多大な面積が必要となり、他
の部品の実装可能面積が少なくなってしまい、また、リ
ファレンス信号の切り替え回数が多いため、処理速度が
遅い。 【解決手段】 メモリセル信号MC1と多値のリファレ
ンス信号との比較を行う差動増幅器MA1と、差動増幅
器MA1の出力から2ビットの情報をそれぞれ決められ
たタイミングで出力するラッチ回路LC1,LC2と、
多値のリファレンス信号を出力するリファレンス回路R
EF1とから構成されており、外部からの切り替え信号
によりリファレンス回路REF1においてラッチ回路L
C1からの出力値に基づいてリファレンス信号の切り替
えを行い、差動増幅器MA1において、切り替えられた
リファレンス信号とメモリセル信号との比較を行い、比
較結果をラッチ回路LC2を介して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特に、1つのメモリセルに4値以上の状態を記憶
する多値メモリに用いられるセンスアンプ回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、メモリセルは2値レベルの情報
が出力されるように構成されており、1メモリセルには
1ビットの情報が記憶される。しかし、近年では、メモ
リに対する集積度向上の要求が増えてきており、その要
求に応えるために1メモリセルに2ビット以上(4値レ
ベル以上)の情報が記憶される多値レベルのメモリが考
えられている。
【0003】そのため、多値レベルのメモリに用いられ
るセンスアンプ回路についても様々なものが考案されて
いる。
【0004】図6は、センスアンプ回路の第1の従来例
を示す回路ブロック図である。
【0005】本従来例は図6に示すように、3つの差動
増幅器MA101〜MA103と、差動増幅器MA10
1〜MA103の出力を2ビットの情報に変換して出力
する論理回路101とから構成されており、差動増幅器
MA101においては、メモリセル信号MC101及び
リファレンス信号RF101が入力端子から入力され、
出力端子に論理回路101が接続され、差動増幅器MA
102においては、メモリセル信号MC101及びリフ
ァレンス信号RF102が入力端子から入力され、出力
端子に論理回路101が接続され、差動増幅器MA10
2においては、メモリセル信号MC101及びリファレ
ンス信号RF102が入力端子から入力され、出力端子
に論理回路101が接続されている(特開昭60−23
9994号公報参照)。なお、本従来例は4値レベルの
メモリに用いられるセンスアンプ回路である。
【0006】以下に、上記のように構成されたセンスア
ンプ回路の動作について説明する。
【0007】予め、リファレンス信号RF101〜RF
103が、メモリセル信号MC101の4値レベルのそ
れぞれの中間値に設定される。例えば4値レベルを小さ
な方からMC101a,MC101b,MC101c,
MC101dとした場合は、リファレンス信号RF10
1がメモリセル信号MC101aとメモリセル信号MC
101bとの中間値に、リファレンス信号RF102が
メモリセル信号MC101bとメモリセル信号MC10
1cとの中間値に、リファレンス信号RF103がメモ
リセル信号MC101cとメモリセル信号MC101d
との中間値にそれぞれ設定される。
【0008】リファレンス信号RF101〜RF103
が設定された後、メモリセル信号MC101が入力され
ると、差動増幅器MA101〜MA103のそれぞれに
おいてメモリセル信号MC101とリファレンス信号R
F101〜RF103とが比較され、比較結果が論理回
路101において2ビットの情報に変換されて出力され
る。
【0009】例えば、メモリセル信号MC101の4値
レベルを上述したようなMC101a<MC101b<
MC101c<MC101dの関係にあるとすると、入
力されるメモリセル信号がMC101aの場合は、差動
増幅器MA101〜MA103の全ての出力は変化せ
ず、論理回路101からB101=0,B100=0が
出力され、入力されるメモリセル信号がMC101bの
場合は、差動増幅器MA101の出力のみが変化し、論
理回路101からB101=0,B100=1が出力さ
れ、入力されるメモリセル信号がMC101cの場合
は、差動増幅器MA101及びMA102の出力が変化
し、論理回路101からB101=1,B100=0が
出力され、入力されるメモリセル信号がMC101dの
場合は、差動増幅器MA101〜MA103の全ての出
力が変化し、論理回路101からB101=1,B10
0=0が出力される。
【0010】図7は、センスアンプ回路の第2の従来例
を示す図であり、(a)は回路ブロック図、(b)は動
作時におけるタイミングチャートである。
【0011】本従来例は図7(a)に示すように、差動
増幅器MA201と、差動増幅器MA201の出力を2
ビットの情報に変換して出力する2ビットのカウンタ2
01と、外部からのクロック信号によって3値のリファ
レンス信号をそれぞれ出力するリファレンス回路REF
201とから構成されており、差動増幅器MA201に
おいては、メモリセル信号MC201及びリファレンス
回路REF201から出力されるリファレンス信号が入
力端子から入力され、出力端子にカウンタ201が接続
され、リファレンス回路REF201においては、カウ
ンタ201からの出力信号及びクロック信号が入力され
る構成となっている(特開昭62−18700号公報参
照)。なお、本従来例は4値レベルのメモリに用いられ
るセンスアンプ回路である。
【0012】以下に、上記のように構成されたセンスア
ンプの動作について図7(b)を参照して説明する。な
お、以下の説明におけるメモリセル信号MC201の4
値レベルにおいては、その大きさ関係をMC201a<
MC201b<MC201c<MC201dとし、リフ
ァレンス信号においては、リファレンス信号RF201
がメモリセル信号MC201aとメモリセル信号MC2
01bとの中間値に、リファレンス信号RF202がメ
モリセル信号MC201bとメモリセル信号MC201
cとの中間値に、リファレンス信号RF203がメモリ
セル信号MC201cとメモリセル信号MC201dと
の中間値にそれぞれ設定されている。
【0013】まず、時刻t0においてメモリが活性化さ
れると、リファレンス回路REF201からリファレン
ス信号RF201が出力され、メモリセル信号MC20
1及びリファレンス信号RF201が差動増幅器MA2
01に入力される。
【0014】次に、時刻t1においてクロック信号CL
が立ち上がり、差動増幅器MA201の出力がカウンタ
201に入力される。
【0015】ここで、差動増幅器MA201に入力され
るメモリセル信号MC201がリファレンス信号RF2
01よりも小さな値、つまりメモリセル信号MC201
aである場合は、差動増幅器MA201の出力が変化せ
ず、カウンタ201からはB201=0,B200=0
が出力され、動作が終了する。また、差動増幅器MA2
01に入力されるメモリセル信号MC201がリファレ
ンス信号RF201よりも大きな値、つまりメモリセル
信号MC201a以外である場合は、差動増幅器MA2
01の出力が変化して、カウンタ201からはB201
=0,B200=1が出力される。
【0016】そして、リファレンス回路REF201か
らリファレンス信号RF202が出力され、差動増幅器
MA201に入力される。
【0017】そして、差動増幅器MA201に入力され
るメモリセル信号MC201がリファレンス信号RF2
02よりも小さな値、つまりメモリセル信号MC201
bである場合は、差動増幅器MA201の出力が変化せ
ず、カウンタ201からB201=0,B200=1が
出力された状態が変わらず、動作が終了する。また、差
動増幅器MA201に入力されるメモリセル信号MC2
01がリファレンス信号RF201よりも大きな値、つ
まりメモリセル信号MC201cまたはMC201dで
ある場合は、差動増幅器MA201の出力が変化して、
カウンタ201からはB201=1,B200=0が出
力される。
【0018】そして、リファレンス回路REF201か
らリファレンス信号RF203が出力され、差動増幅器
MA201に入力される。
【0019】そして、差動増幅器MA201に入力され
るメモリセル信号MC201がリファレンス信号RF2
03よりも小さな値、つまりメモリセル信号MC201
cである場合は、差動増幅器MA201の出力が変化せ
ず、カウンタ201からB201=1,B200=0が
出力された状態が変わらず、また、差動増幅器MA20
1に入力されるメモリセル信号MC201がリファレン
ス信号RF201よりも大きな値、つまりメモリセル信
号MC201dである場合は、差動増幅器MA201の
出力が変化して、カウンタ201からはB201=1,
B200=1が出力される。
【0020】その後、時刻t4においてカウンタ201
が停止するとリファレンス回路REF201からの出力
値が初期値に戻る。
【0021】上記の動作は、クロック信号CLが2周期
で1サイクルが終了する。
【0022】なお、本従来例においては、4値(22
レベルを判定するのに2(22−2)回のリファレンス
切り替えが必要である。
【0023】図8は、1995 ISSCC Digest of Technical
Paper pp.132に開示されているセンスアンプ回路を示
す回路ブロック図である。
【0024】本従来例は図8に示すように、2つの差動
増幅器MA301,MA302と、差動増幅器MA30
1,MA302のそれぞれの出力から1ビットの情報を
出力するラッチ回路301,302と、リファレンス信
号を出力するリファレンス回路REF301とから構成
されており、差動増幅器MA301においては、メモリ
セル信号MC301及びリファレンス信号RF302が
入力端子から入力され、出力端子にラッチ回路301及
びリファレンス回路REF301が接続され、差動増幅
器MA302においては、メモリセル信号MC301及
びリファレンス回路REF301から出力されるリファ
レンス信号RFが入力端子から入力され、出力端子にラ
ッチ回路302が接続されている。なお、本従来例は4
値レベルのメモリに用いられるセンスアンプ回路であ
る。
【0025】以下に、上記のように構成されたセンスア
ンプの動作について説明する。なお、以下の説明におけ
るメモリセル信号MC301の4値レベルにおいては、
その大きさ関係をMC301a<MC301b<MC3
01c<MC301dとし、リファレンス信号において
は、リファレンス信号RF301がメモリセル信号MC
301aとメモリセル信号MC301bとの中間値に、
リファレンス信号RF302がメモリセル信号MC30
1bとメモリセル信号MC301cとの中間値に、リフ
ァレンス信号RF303がメモリセル信号MC301c
とメモリセル信号MC301dとの中間値にそれぞれ設
定されている。
【0026】まず、差動増幅器MA301にメモリセル
信号MC301及びリファレンス信号RF302が入力
される。
【0027】差動増幅器MA301において、メモリセ
ル信号MC301がリファレンス信号RF302よりも
小さな値、すなわちメモリセル信号MC301aまたは
MC301bである場合は、ラッチ回路301からはB
301=0が出力されるとともに、リファレンス回路R
EF301からリファレンス信号RF301が出力され
差動増幅器MA302に入力される。
【0028】そして、差動増幅器MA302において、
メモリセル信号MC301がリファレンス信号RF30
1よりも小さな値、すなわちメモリセル信号MC301
aである場合は、ラッチ回路302からB300=0が
出力され、メモリセル信号MC301がリファレンス信
号RF301よりも大きな値、すなわちメモリセル信号
MC301bである場合は、ラッチ回路302からB3
00=1が出力される。
【0029】一方、差動増幅器MA301において、メ
モリセル信号MC301がリファレンス信号RF302
よりも大きな値、すなわちメモリセル信号MC301c
またはMC301dである場合は、ラッチ回路301か
らはB301=1が出力されるとともに、リファレンス
回路REF301からリファレンス信号RF303が出
力され差動増幅器MA302に入力される。
【0030】そして、差動増幅器MA302において、
メモリセル信号MC301がリファレンス信号RF30
3よりも小さな値、すなわちメモリセル信号MC301
cである場合は、ラッチ回路302からB300=0が
出力され、メモリセル信号MC301がリファレンス信
号RF303よりも大きな値、すなわちメモリセル信号
MC301dである場合は、ラッチ回路302からB3
00=1が出力される。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のセンスアンプ回路においては以下に記載
するような問題点がある。
【0032】(1)特開昭60−239994号公報に
記載されたものにおいて 3台の差動増幅器を使用しているため、半導体チップ上
に形成する際、多大な面積が必要となり、他の部品の実
装可能面積が少なくなってしまう。
【0033】また、3種類の異なるリファレンス信号を
生成するためのリファレンス回路が3台必要となるた
め、上記同様な問題点がある。
【0034】(2)特開昭62−18700号公報に記
載されたものにおいて 外部からのクロック信号によってリファレンス信号が変
化するが、クロック信号においては差動増幅器の出力が
安定するまでは切り替えることができないため、処理速
度が遅くなってしまう。
【0035】また、2n値を判定するのに2n−2回のリ
ファレンス信号の切り替えが必要となるため、1つのメ
モリセルに記憶するビット数が増えればそれに伴い必要
なクロック数が増え、さらに処理速度が遅くなってしま
う。
【0036】(3)1995 ISSCC Digest of Technical P
aper pp.132に開示されているものにおいて 2台の差動増幅器を使用しているため、半導体チップ上
に形成する際、多大な面積が必要となり、他の部品の実
装可能面積が少なくなってしまう。
【0037】また、リファレンス回路の構成が複雑にな
ってしまう。
【0038】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、他の部品の
実装面積の減少を最小限に抑え、かつ、高速処理を行う
ことができるセンスアンプ回路を提供することを目的と
する。
【0039】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数の基準レベルを備えたリファレンス回
路と、予め決められた多値レベルの電圧値または電流値
のうち1つの電圧値または電流値によりメモリセルから
出力されるメモリセル信号と前記基準レベルとを比較
し、比較結果を出力する差動増幅器と、前記差動増幅器
における出力値を外部から加わるラッチ信号により回路
外部に出力する出力バッファとを有し、入力されるメモ
リセル信号を2進ビット信号に変換、出力する多値セン
スアンプ回路において、前記出力バッファは、それぞれ
異なるラッチ信号が入力され、それぞれ異なる基準レベ
ルと前記メモリセル信号の電圧値または電流値とを比較
した前記差動増幅器の比較結果を前記ラッチ信号により
取込み、かつ、外部に出力する複数のラッチ回路を有
し、前記リファレンス回路は、外部から加わる切り替え
信号により複数の前記ラッチ回路のうち1つのラッチ回
路からの出力結果を基に新たな基準レベルに切り替える
ことを特徴とする。
【0040】また、前記基準レベルは、前記多値レベル
の電圧値または電流値のそれぞれの中間値であることを
特徴とする。
【0041】また、前記ラッチ回路は、前記2進ビット
信号のビット数分設けられていることを特徴とする。
【0042】また、前記リファレンス回路は、出力が最
上位ビットから下位ビットへ順次決定するように前記中
間値を設定することを特徴とする。
【0043】また、初期に前記リファレンス回路の出力
を前記メモリセルからの最大信号量の1/21の大きさ
の基準レベルに設定し、第1の前記ラッチ信号により最
上位ビットの出力を決定し、次に第1の前記切り替え信
号により前記最上位ビットの出力に従って前記基準レベ
ルを1/22の大きさだけ上位または下位へシフトさ
せ、第2の前記ラッチ信号により最上位から第2位ビッ
トの出力を決定し、nビット(n≧2である自然数)の
情報に対して以下第m(mmax=n−1)の前記切り替
え信号により前記基準レベルを直前のレベルから1/2
m+1だけシフトさせ、第m+1のラッチ信号で第m+1
位ビットの出力を決定することを特徴とする。
【0044】また、前記切り替え信号は、該切り替え信
号により設定された前記中間値と前記メモリセル信号の
電圧値または電流値との比較結果を前記ラッチ回路から
出力するためのラッチ信号と同一信号であることを特徴
とする。
【0045】また、前記差動増幅器は、電圧入力型であ
り、前記リファレンス回路は、前記2進ビット数nに対
して(2n−1)個並列に接続された出力トランジスタ
と可変抵抗とを含む定電圧回路を有することを特徴とす
る。
【0046】また、前記差動増幅器は、電流入力型であ
り、前記リファレンス回路は、前記2進ビット数nに対
して(2n−1)個並列に接続された出力トランジスタ
を含む定電圧回路を有することを特徴とする。
【0047】また、前記差動増幅器は、電流入力型であ
り、前記リファレンス回路は、1個の出力トランジスタ
を有することを特徴とする。
【0048】(作用)上記のように構成された本発明に
おいては、まず、リファレンス回路において予め設定さ
れている多値の基準レベルのうち入力されるメモリセル
信号の多値レベルの電圧値または電流値の最大値と最小
値との中間値が基準レベルとして設定され、差動増幅器
において、入力されたメモリセル信号の電圧値または電
流値と基準レベルとが比較され、電圧値または電流値が
大きな場合は「1」が、中間値が大きな場合は「0」が
それぞれラッチ回路に送られて外部からのラッチ信号に
よって回路外部に決定する。これにより、変換された2
進ビット信号の最上位ビットが出力される。そして、リ
ファレンス回路において、切り替え信号が入力されるこ
とにより、基準レベルが、出力結果が「1」の場合は多
値レベルの電圧値または電流値の最大値と中間値との中
間の値に切り替えられ、また、出力結果が「0」の場合
は多値レベルの電圧値または電流値の最大値と中間値と
の中間の値に切り替えられ、上記同様の処理が行われ
る。
【0049】このようにして、1台の差動増幅器によ
り、また、従来よりも少ない基準レベルの切り替え回数
にて最上位ビットから下位ビットへ順次2進ビット信号
が出力される。
【0050】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0051】図1は、本発明のセンスアンプ回路の実施
の一形態を示す図であり、(a)は回路ブロック図、
(b)は動作時のタイミングチャートである。
【0052】本形態は図1(a)に示すように、差動増
幅器MA1と、差動増幅器MA1の出力から2ビットの
情報を一定のタイミングで出力する出力バッファOB1
と、多値のリファレンス信号を出力するリファレンス回
路REF1とから構成されており、出力バッファOB1
には、差動増幅器MA1の出力からそれぞれ1ビットの
情報を一定のタイミングで出力する2つのラッチ回路L
C1,LC2が設けられている。
【0053】以下に、上述した構成におけるそれぞれの
接続について説明する。
【0054】差動増幅器MA1においては、メモリセル
信号MC1及びリファレンス回路REF1から出力され
るリファレンス信号RFが入力端子から入力され、出力
端子にラッチ回路LC1,LC2が接続され、リファレ
ンス回路REF1においては、入力端子にラッチ回路L
C1の出力端子が接続されている。
【0055】なお、本形態は4値レベルのメモリに用い
られるセンスアンプ回路である。
【0056】以下に、上記のように構成されたセンスア
ンプの動作について図1(b)を参照して説明する。な
お、以下の説明におけるメモリセル信号MC1の4値レ
ベルにおいては、その大きさ関係をMC1a<MC1b
<MC1c<MC1dとし、リファレンス信号において
は、リファレンス信号RF1がメモリセル信号MC1a
とメモリセル信号MC1bとの中間値に、リファレンス
信号RF2がメモリセル信号MC1bとメモリセル信号
MC1cとの中間値に、リファレンス信号RF3がメモ
リセル信号MC1cとメモリセル信号MC1dとの中間
値にそれぞれ設定されている。
【0057】予め、リファレンス回路REF1から出力
されるリファレンス信号としてリファレンス信号RF2
が設定されている。
【0058】時刻t0においてチップ活性化信号CEが
回路に入力され、その後、差動増幅器MA1に対しても
活性化信号AEが入力されると、リファレンス回路RE
F1からリファレンス信号RF2が出力され、メモリセ
ル信号MC1及びリファレンス信号RF2が差動増幅器
MA1に入力される。
【0059】すると、差動増幅器MA1において、メモ
リセル信号MC1とリファレンス信号RF2とが比較さ
れ、出力値が決定する。
【0060】次に、時刻t1においてラッチ信号L1が
立ち上がり、差動増幅器MA1からの出力値がラッチ回
路LC1を介して出力される。
【0061】ここで、差動増幅器MA1に入力されるメ
モリセル信号MC1がリファレンス信号RF2よりも小
さな値、つまりメモリセル信号MC1aまたはMC1b
である場合は、ラッチ回路LC1からB1=0が出力さ
れ、差動増幅器MA1に入力されるメモリセル信号MC
1がリファレンス信号RF2よりも大きな値、つまりメ
モリセル信号MC1cまたはMC1dである場合は、ラ
ッチ回路LC1からB1=1が出力される。
【0062】その後、時刻t2において、リファレンス
回路REF1に切り替え信号R1が入力され、ラッチ回
路LC1からB1=0が出力された場合は、リファレン
ス信号RF2がリファレンス信号RF1に切り替えら
れ、また、ラッチ回路LC1からB1=1が出力された
場合は、リファレンス信号RF2がリファレンス信号R
F3に切り替えられて差動増幅器MA1に入力される。
【0063】そして、再び、差動増幅器MA1におい
て、メモリセル信号MC1とリファレンス信号とが比較
され、出力値が決定する。
【0064】差動増幅器MA1における出力値の決定
後、時刻t3において、ラッチ信号L2が立ち上がり、
差動増幅器MA1からの出力値がラッチ回路LC1を介
して出力される。
【0065】ここで、差動増幅器MA1にリファレンス
信号RF1が入力された場合、差動増幅器MA1に入力
されるメモリセル信号MC1がリファレンス信号RF1
よりも小さな値、つまりメモリセル信号MC1aである
と、ラッチ回路LC2からB0=0が出力され、差動増
幅器MA1に入力されるメモリセル信号MC1がリファ
レンス信号RF1よりも大きな値、つまりメモリセル信
号MC1bであると、ラッチ回路LC2からB0=1が
出力される。
【0066】一方、差動増幅器MA1にリファレンス信
号RF3が入力された場合、差動増幅器MA1に入力さ
れるメモリセル信号MC1がリファレンス信号RF3よ
りも小さな値、つまりメモリセル信号MC1cである
と、ラッチ回路LC2からB0=0が出力され、差動増
幅器MA1に入力されるメモリセル信号MC1がリファ
レンス信号RF3よりも大きな値、つまりメモリセル信
号MC1dであると、ラッチ回路LC2からB0=1が
出力される。
【0067】その後、時刻t4において、全ての出力が
確定されるとともに差動増幅器MA1が非活性化され、
リファレンス回路REF1から出力されるリファレンス
信号は初期状態のリファレンス信号RF2に戻る。
【0068】本形態においては、タイミングに同期して
リファレンス信号を切り替える方法を用いているが、4
値レベル(22)を判定するのに1(2−1)回のリフ
ァレンス切り替えで済む。
【0069】すなわち、nビット出力(2n値)の場
合、リファレンス切り替えは(n−1)回である。
【0070】また、本形態においては、切り替え信号R
1とラッチ信号L2とを、それぞれ、独立に設定した
が、同一の信号にすることもできる。
【0071】図2は、図1(a)に示したセンスアンプ
回路において切り替え信号R1とラッチ信号L2とを同
一の信号とした場合のタイミングチャートである。
【0072】図2に示すように、切り替え信号R1とラ
ッチ信号L2とを同一の信号とすれば、タイミング回路
の構成を簡略化できるとともにさらなる高速処理が可能
となる。
【0073】以下に、上述したセンスアンプ回路におけ
る差動増幅器及びリファレンス回路の実施の形態につい
て説明する。
【0074】図3は、本発明のセンスアンプ回路におけ
る差動増幅器及びリファレンス回路の第1の実施の形態
を示す図であり、差動増幅器を電圧入力型とした一例で
ある。
【0075】本形態における差動増幅器MA11は図3
に示すように、2つのP型トランジスタT1,T2と、
2つのNチャネル型トランジスタT3,T4とから構成
されており、トランジスタT1のゲート端子にトランジ
スタT2のゲート端子、ドレイン端子及びトランジスタ
T4のドレイン端子が接続され、トランジスタT1のソ
ース端子に電源Vcc及びトランジスタT2のソース端子
が接続され、トランジスタT1のドレイン端子に差動増
幅器MA1の出力端子である節点N11とトランジスタ
T3のドレイン端子が接続され、トランジスタT3のゲ
ート端子にメモリ(不図示)が接続され、トランジスタ
T3のソース端子が接地され、トランジスタT4のゲー
ト端子にリファレンス回路REF11が接続され、T4
のソース端子が接地されている。
【0076】また、本形態におけるリファレンス回路R
EF11は図3に示すように、3つのNチャネル型トラ
ンジスタT5〜T7と、負荷素子Zと、論理回路10と
から構成されており、トランジスタT5〜T7のゲート
端子に論理回路10が接続され、トランジスタT5〜T
7のソース端子が接地され、トランジスタT5〜T7の
ドレイン端子に差動増幅器MA11と負荷素子Zを介し
て電源Vccとが接続され、論理回路10には切り替え信
号R11及び出力B11が入力されるようになってい
る。
【0077】上述したような構成においては、差動増幅
器MA11が電圧入力型であるため、トランジスタT
3,T4のゲート端子にかかる電圧により差動増幅器M
A11の出力が変化する。
【0078】また、リファレンス回路REF11の出力
は定電圧出力が要求されるため、図3に示すように抵抗
分割による定電圧回路が構成され、その出力電圧値は、
論理回路10によってコントロールされるトランジスタ
T5〜T7の導通状態によって決定する。
【0079】図4は、本発明のセンスアンプ回路におけ
る差動増幅器及びリファレンス回路の第2の実施の形態
を示す図である。
【0080】本形態における差動増幅器MA21は図4
に示すように、2つのP型トランジスタT21,T22
から構成されており、トランジスタT21のゲート端子
にトランジスタT22のゲート端子、ドレイン端子及び
リファレンス回路REF21が接続され、トランジスタ
T21のソース端子に電源Vcc及びトランジスタT22
のソース端子が接続され、トランジスタT21のドレイ
ン端子に差動増幅器MA21の出力端子である節点N2
1とメモリ(不図示)が接続されている。
【0081】また、本形態におけるリファレンス回路R
EF21は図3に示すように、3つのNチャネル型トラ
ンジスタT23〜T25と、論理回路20とから構成さ
れており、トランジスタT23〜T25のゲート端子に
論理回路20が接続され、トランジスタT23〜T25
のソース端子が接地され、トランジスタT23〜T25
のドレイン端子に差動増幅器MA21が接続され、論理
回路20には切り替え信号R21及び出力B21が入力
されるようになっている。
【0082】上述したような構成においては、差動増幅
器MA21が電流入力型であるため、トランジスタT2
1,T22に流れる電流により差動増幅器MA21の出
力が変化する。
【0083】また、リファレンス回路においては定電流
回路が構成され、その電流値は、トランジスタT23〜
T25の導通状態によって決定する。
【0084】図5は、本発明のセンスアンプ回路におけ
る差動増幅器及びリファレンス回路の第3の実施の形態
を示す図である。
【0085】本形態における差動増幅器MA31は図5
に示すように、2つのP型トランジスタT31,T32
から構成されており、トランジスタT31のゲート端子
にトランジスタT32のゲート端子、ドレイン端子及び
リファレンス回路REF31が接続され、トランジスタ
T31のソース端子に電源Vcc及びトランジスタT32
のソース端子が接続され、トランジスタT31のドレイ
ン端子に差動増幅器MA31の出力端子である節点N3
1とメモリ(不図示)が接続されている。
【0086】また、本形態におけるリファレンス回路R
EF31は図3に示すように、Nチャネル型トランジス
タT33と、論理回路30とから構成されており、トラ
ンジスタT33のゲート端子に論理回路20が接続さ
れ、トランジスタT33のソース端子が接地され、トラ
ンジスタT33のドレイン端子に差動増幅器MA31が
接続され、論理回路30には切り替え信号R31及び出
力B31が入力されるようになっている。
【0087】上述したような構成においては、差動増幅
器MA31が電流入力型であるため、トランジスタT3
3に流れる電流により差動増幅器MA31の出力が変化
する。
【0088】また、リファレンス回路においては、論理
回路30の出力が制御されることにより、トランジスタ
T33の導通抵抗が変化し、出力電流値が決定する。
【0089】図3に示す形態においてはフラッシュメモ
リに、図4,図5に示す形態においてはDRAMに適す
る。
【0090】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので以下に記載するような効果を奏する。
【0091】(1)1台の差動増幅器による構成とした
ため、他の部品の実装面積の減少を抑えることができ
る。
【0092】(2)基準レベルの切り替え回数を従来の
ものと比べて減らしたため、高速処理を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセンスアンプ回路の実施の一形態を示
す図であり、(a)は回路ブロック図、(b)は動作時
のタイミングチャートである。
【図2】図1(a)に示したセンスアンプ回路において
切り替え信号とラッチ信号とを同一の信号とした場合の
タイミングチャートである。
【図3】本発明のセンスアンプ回路における差動増幅器
及びリファレンス回路の第1の実施の形態を示す図であ
る。
【図4】本発明のセンスアンプ回路における差動増幅器
及びリファレンス回路の第2の実施の形態を示す図であ
る。
【図5】本発明のセンスアンプ回路における差動増幅器
及びリファレンス回路の第3の実施の形態を示す図であ
る。
【図6】センスアンプ回路の第1の従来例を示す回路ブ
ロック図である。
【図7】センスアンプ回路の第2の従来例を示す図であ
り、(a)は回路ブロック図、(b)は動作時における
タイミングチャートである。
【図8】1995 ISSCC Digest of Technical Paper pp.13
2に開示されているセンスアンプ回路を示す回路ブロッ
ク図である。
【符号の説明】
10,20,30 論理回路 MA1,MA11,MA21,MA31 差動増幅器 LC1,LC2 ラッチ回路 OB1 出力バッファ REF1,REF11,REF21,REF31 リ
ファレンス回路 MC1,MC11,MC21,MC31 メモリセル
信号 L1,L2 ラッチ信号 R1,R11,R21,R31 切り替え信号 B0,B1,B11,B21,B31 出力 AE1 活性化信号 RF1,RF2,RF3 リファレンス信号 N1,N11,N21,N31 差動増幅器出力節点 RO1,RO11,RO21,RO31 リファレン
ス回路出力節点 T1〜T7,T21〜T25,T31〜T33 トラ
ンジスタ Z 負荷素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年5月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項9
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】例えば、メモリセル信号MC101の4値
レベルを上述したようなMC101a<MC101b<
MC101c<MC101dの関係にあるとすると、入
力されるメモリセル信号がMC101aの場合は、差動
増幅器MA101〜MA103の全ての出力は変化せ
ず、論理回路101からB101=0,B100=0が
出力され、入力されるメモリセル信号がMC101bの
場合は、差動増幅器MA101の出力のみが変化し、論
理回路101からB101=0,B100=1が出力さ
れ、入力されるメモリセル信号がMC101cの場合
は、差動増幅器MA101及びMA102の出力が変化
し、論理回路101からB101=1,B100=0が
出力され、入力されるメモリセル信号がMC101dの
場合は、差動増幅器MA101〜MA103の全ての出
力が変化し、論理回路101からB101=1,B10
0=が出力される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0046
【補正方法】変更
【補正内容】
【0046】また、前記差動増幅器は、電流入力型であ
り、前記リファレンス回路は、前記2進ビット数nに対
して(2n−1)個並列に接続された出力トランジスタ
を含む定電回路を有することを特徴とする。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正内容】
【0048】(作用)上記のように構成された本発明に
おいては、まず、リファレンス回路において予め設定さ
れている多値の基準レベルのうち入力されるメモリセル
信号の多値レベルの電圧値または電流値の最大値と最小
値との中間値が基準レベルとして設定され、差動増幅器
において、入力されたメモリセル信号の電圧値または電
流値と基準レベルとが比較され、電圧値または電流値が
大きな場合は「1」が、中間値が大きな場合は「0」が
それぞれラッチ回路に送られて外部からのラッチ信号に
よって回路外部に決定する。これにより、変換された2
進ビット信号の最上位ビットが出力される。そして、リ
ファレンス回路において、切り替え信号が入力されるこ
とにより、基準レベルが、出力結果が「1」の場合は多
値レベルの電圧値または電流値の最大値と中間値との中
間の値に切り替えられ、また、出力結果が「0」の場合
は多値レベルの電圧値または電流値の最値と中間値と
の中間の値に切り替えられ、上記同様の処理が行われ
る。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の基準レベルを備えたリファレンス
    回路と、予め決められた多値レベルの電圧値または電流
    値のうち1つの電圧値または電流値によりメモリセルか
    ら出力されるメモリセル信号と前記基準レベルとを比較
    し、比較結果を出力する差動増幅器と、前記差動増幅器
    における出力値を外部から加わるラッチ信号により回路
    外部に出力する出力バッファとを有し、入力されるメモ
    リセル信号を2進ビット信号に変換、出力する多値セン
    スアンプ回路において、 前記出力バッファは、それぞれ異なるラッチ信号が入力
    され、それぞれ異なる基準レベルと前記メモリセル信号
    の電圧値または電流値とを比較した前記差動増幅器の比
    較結果を前記ラッチ信号により取込み、かつ、外部に出
    力する複数のラッチ回路を有し、 前記リファレンス回路は、外部から加わる切り替え信号
    により複数の前記ラッチ回路のうち1つのラッチ回路か
    らの出力結果を基に新たな基準レベルに切り替えること
    を特徴とする多値センスアンプ回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の多値センスアンプ回路
    において、 前記基準レベルは、前記多値レベルの電圧値または電流
    値のそれぞれの中間値であることを特徴とする多値セン
    スアンプ回路。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の多値センスアンプ回路
    において、 前記ラッチ回路は、前記2進ビット信号のビット数分設
    けられていることを特徴とする多値センスアンプ回路。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の多値センスアンプ回路
    において、 前記ラッチ回路は、前記2進ビット信号のビット数分設
    けられていることを特徴とする多値センスアンプ回路。
  5. 【請求項5】 請求項2または請求項4に記載の多値セ
    ンスアンプ回路において、 前記リファレンス回路は、出力が最上位ビットから下位
    ビットへ順次決定するように前記中間値を設定すること
    を特徴とする多値センスアンプ回路。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の多値センスアンプ回路
    において、 初期に前記リファレンス回路の出力を前記メモリセルか
    らの最大信号量の1/21の大きさの基準レベルに設定
    し、第1の前記ラッチ信号により最上位ビットの出力を
    決定し、次に第1の前記切り替え信号により前記最上位
    ビットの出力に従って前記基準レベルを1/22の大き
    さだけ上位または下位へシフトさせ、第2の前記ラッチ
    信号により最上位から第2位ビットの出力を決定し、n
    ビット(n≧2である自然数)の情報に対して以下第m
    (mmax=n−1)の前記切り替え信号により前記基準
    レベルを直前のレベルから1/2m+1だけシフトさせ、
    第m+1のラッチ信号で第m+1位ビットの出力を決定
    することを特徴とする多値センスアンプ回路。
  7. 【請求項7】 請求項5または請求項6に記載の多値セ
    ンスアンプ回路において、 前記切り替え信号は、該切り替え信号により設定された
    前記中間値と前記メモリセル信号の電圧値または電流値
    との比較結果を前記ラッチ回路から出力するためのラッ
    チ信号と同一信号であることを特徴とする多値センスア
    ンプ回路。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
    多値センスアンプ回路において、 前記差動増幅器は、電圧入力型であり、 前記リファレンス回路は、前記2進ビット数nに対して
    (2n−1)個並列に接続された出力トランジスタと可
    変抵抗とを含む定電圧回路を有することを特徴とする多
    値センスアンプ回路。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
    多値センスアンプ回路において、 前記差動増幅器は、電流入力型であり、 前記リファレンス回路は、前記2進ビット数nに対して
    (2n−1)個並列に接続された出力トランジスタを含
    む定電圧回路を有することを特徴とする多値センスアン
    プ回路。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載
    の多値センスアンプ回路において、 前記差動増幅器は、電流入力型であり、 前記リファレンス回路は、1個の出力トランジスタを有
    することを特徴とする多値センスアンプ回路。
JP22131095A 1995-08-30 1995-08-30 多値センスアンプ回路 Pending JPH0969293A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22131095A JPH0969293A (ja) 1995-08-30 1995-08-30 多値センスアンプ回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22131095A JPH0969293A (ja) 1995-08-30 1995-08-30 多値センスアンプ回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0969293A true JPH0969293A (ja) 1997-03-11

Family

ID=16764801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22131095A Pending JPH0969293A (ja) 1995-08-30 1995-08-30 多値センスアンプ回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0969293A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003331576A (ja) * 2002-04-02 2003-11-21 Agilent Technol Inc 単一のアクセスで複数回の比較動作が可能なFeRAM
US7283413B2 (en) 2004-03-10 2007-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Sense amplifier and method for generating variable reference level
JP2011501340A (ja) * 2007-10-15 2011-01-06 エス. アクア セミコンダクター, エルエルシー 2つのゲート用トランジスタを有する多値メモリ記憶装置
JP2024109726A (ja) * 2018-03-14 2024-08-14 シリコン ストーリッジ テクノロージー インコーポレイテッド 深層学習人工ニューラルネットワークにおけるアナログニューラルメモリをプログラミングするための方法及び装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6342097A (ja) * 1986-08-07 1988-02-23 Yukio Yasuda 多値論理記憶回路
JPH0737393A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Toshiba Corp 多値メモリ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6342097A (ja) * 1986-08-07 1988-02-23 Yukio Yasuda 多値論理記憶回路
JPH0737393A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Toshiba Corp 多値メモリ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003331576A (ja) * 2002-04-02 2003-11-21 Agilent Technol Inc 単一のアクセスで複数回の比較動作が可能なFeRAM
KR101036433B1 (ko) * 2002-04-02 2011-05-23 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 FeRAM 장치와 그 장치에 의한 프로세스 및 다중 비교동작 방법
US7283413B2 (en) 2004-03-10 2007-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Sense amplifier and method for generating variable reference level
JP2011501340A (ja) * 2007-10-15 2011-01-06 エス. アクア セミコンダクター, エルエルシー 2つのゲート用トランジスタを有する多値メモリ記憶装置
JP2024109726A (ja) * 2018-03-14 2024-08-14 シリコン ストーリッジ テクノロージー インコーポレイテッド 深層学習人工ニューラルネットワークにおけるアナログニューラルメモリをプログラミングするための方法及び装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6208198B1 (en) Drain voltage pumping circuit
US4574203A (en) Clock generating circuit providing a boosted clock signal
US4185321A (en) Semiconductor memory with pulse controlled column load circuit
JP3090097B2 (ja) 昇圧回路及びその制御方法
CN113593624B (zh) 存内逻辑电路
US5157284A (en) Integrated circuit including an input buffer circuit having nand and nor gates
US6798367B2 (en) Size-reduced majority circuit
JPH0969293A (ja) 多値センスアンプ回路
US5703500A (en) Threshold voltage scalable buffer with reference level
KR20200144783A (ko) 차지 펌프 회로를 포함하는 반도체 장치
CN115705855A (zh) 半导体装置和操作半导体装置的方法
US6272065B1 (en) Address generating and decoding circuit for use in burst-type random access memory device having a double data rate, and an address generating method thereof
KR100439026B1 (ko) 고전압 발생회로 및 방법
US6111443A (en) Accelerated switching by selection of various threshold levels
US4451908A (en) Address Buffer
US5815024A (en) Look-up table using multi-level decode
KR100773348B1 (ko) 고전압 발생회로 및 이를 구비한 반도체 메모리 장치
US20060186929A1 (en) Chip for operating in multi power conditions and system having the same
JP2000057787A (ja) 多レベルメモリセルの読取り方法
US4745306A (en) Half adder having a pair of precharged stages
US5239661A (en) Hierarchical bus circuit having decoder generating local buses and devices select signals enabling switching elements to perform data transfer operations
US6535041B1 (en) Strobe circuit keeper arrangement providing reduced power consumption
JPS58114385A (ja) 半導体記憶装置のデコ−ダ回路
KR100671578B1 (ko) 포지티브 차지 펌프 회로
JP2001093289A (ja) 多段階読み出し回路および多段階読み出し方法