JPS58117B2 - 記憶回路装置 - Google Patents

記憶回路装置

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JPS58117B2
JPS58117B2 JP52086675A JP8667577A JPS58117B2 JP S58117 B2 JPS58117 B2 JP S58117B2 JP 52086675 A JP52086675 A JP 52086675A JP 8667577 A JP8667577 A JP 8667577A JP S58117 B2 JPS58117 B2 JP S58117B2
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transistors
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佐藤寧
重松朋久
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は相補型MO8構成のスタティックランダムア
クセスモードの記憶回路装置に関する。
電子回路において、相補型MO8(以下 CMO8と略称する)構成のスタティックランダムアク
セスモードの記憶回路装置(以下RAMと略称する)を
記憶装置として用いる第1の利点は、その低消費電力性
にある。
例えば電子計算機において、電源オフ時、記憶回路装置
の記憶破壊を防止するために、電池によるバックアップ
が可能となる。
このようにCMO8RAMはアクセス時(情報の読み取
り書き込みを行なう時)の消費電力についてはほとんど
考慮せず、非アクセス時ノ消費電力の低減化を第1の目
的として設計および製造されている。
第1図は従来のCMO8RAMの一例を示す構成図で、
説明簡略化のために1ビツトの情報が記憶可能なセルを
3個のみ示したものである。
第1図において10〜12は各々1ビツトの情報を記憶
するためのセルである。
セル10は電源VLおよびVH間に直列接続されたnチ
ャンネルMO8FET(以下n−MO3Tと略称する)
20.p−チャンネルMO8FET(以下p−MO8T
と略称する)30からなるインバータI01、n−MO
S T 40.p−MO8T50からなるインバータI
02、および各々伝送ゲートとなる2つのn−MO3T
60,70から構成されている。
上記2つのインバータI01、I02は互いにその出力
が他方の入力となり情報記憶用のフリップフロップの機
能をはだすもので、インバータ■01の出力端はn−M
O8T6oを介して、情報の転送が行なわれるパスライ
ン8に接続されている。
一方、インバータI02の出力端はn−MO8T70を
介して、情報の転送が行なわれるパスライン9に接続さ
れている。
また上記2つのn−MO3T60,70のゲートにはア
ドレス指定されたとき高レベルとなるようなアドレス信
号A0が端子100を介して供給されるようになってい
る。
さらにまた前記2つのパスライン8,9は各々抵抗11
.12を介して電源VH印加点に接続され、常時プルア
ップされている。
以下セル11およびセル12ついても同様の構成であり
、セル11の端子101にはアドレス信号A1が、また
セル12の端子102にはアドレス信号A2が各々供給
されるようになっている。
第1図に示す従来のCMO8RAMが記憶動作状態にあ
るとき、アドレス信号A0〜A2は全て低レベルである
ので、1組のn−MO8T60,70゜61.7.……
……はカットオフとなり、1組のインバータI01.I
02,111,112…………各々とパスライン8,9
とは電気的に分離されている。
このとき情報記憶動作は各々1組のインバータI01.
IO2,111,112…………により構成されるフリ
ップフロップによって行なわれ、記憶動作状態にあると
きの消費電力は極めて少なく、記憶用セルが1024個
あるIK CMO8RAMでもわずか数μW程度である
一方書き込み時、2つのパスライン8,9のいずれか一
方が書き込み情報に応じて低レベルになる。
ここで例えば書き込み情報が”1”のときパスライン8
が低レベル、0”のときパスライン9のみが低レベルに
なるものとする。
書き込み情報すなわち情報信号が”0”のときパスライ
ン8が低レベルになり、この状態で前記各セル10,1
1,12…………のいずれかのアドレスが指定される。
今セル10のアドレスが指定されアドレス信号A0が高
レベルになったとすると、2つのパスライン8,9に接
続された2つのn−MO8T60,70が導通状態とな
り、この2つのn−MOS T 60,70を各々介し
てフリップフロップを構成する2つのインバータI01
.I02の出力端および入力端が各々パスライン8,9
に接続される。
このとき、以前の記憶情報が書き込み時の情報と異なり
”1″であれば第1図中り点は高レベルとなっている。
したがってこのときp−MO8T3oを介して電源vH
からパスライン8に短絡電流が流れ、この後、D点は低
レベルに反転し安定する。
この情報書き込み時の短絡電流は、瞬時には数mAにも
達し、CMO8RAMを電子式時計等微少電力消費しか
許容されない装置に使用する場合には大きな問題となる
また記憶情報の読み取り時の場合には、両パスライン8
,9を共に高インピーダンス状態にしておき、両n −
MOS T 6o 、7oのゲートに高レベルのアドレ
ス信号A0を与えて導通させインバータ■01.I02
のレベルを判定して記憶情報の内容を得るものである。
いまセルhに”0”の情報が記憶されているものとする
と、第1図中り点のレベルは低レベル、E点のレベルは
高レベルとなっている。
また2つのパスライン8,9は各々高インピーダンスの
抵抗11.12により高レベル側にバイアスされている
いまアドレスが指定されアドレス信号A0が高レベルに
なると、2つのn−MO3T60,70が導通する。
このときD点は低レベルになっているので、パスライン
8のレベルが高レベルから低レベルへと低下する。
このとき抵抗11を介して電源VHからD点およびn−
MOS T 2oを介して電源VLへ短絡電流力流れる
このパスライン80レベルの低下を検出回路(図示せず
)で検出して、“0”情報の読み出しが行なわれる。
逆に“1”が記憶されている場合には、パスライン90
レベルが低下し上記と同様の方法で“1”情報の検出が
なされる。
このようにアクセス時に電源VHとVLとの間で短絡電
流が流れるため、従来のCMO8RAMは非アクセス時
における消費電力に比較して、アクセス時の消費電力が
極めて大きいものとなっており、これはCMO8RAM
のIC化において記憶容量の向上を優先しセルの占有面
積を可能な限り少なくするための結果発生した問題であ
る。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
、その目的はアクセス時における短絡電流の発生を防止
して消費電力の減少化を計り、しかもIC化した場合の
記憶容量の低下を最少限にとどめることができる記憶回
路装置を提供することにある。
以下図面を参照して、この発明の一実施例を説明する。
第2図はこの発明の記憶回路装置を示す構成図で、説明
簡略化のため従来と同様に1ビツトの情報が記憶可能な
セルを3個のみ示している3第2図において211〜2
12は各々1ビツトの情報を記憶するためのセルである
セル210は、パスライン22に接続される情報伝達用
のスイッチ回路S0、このスイッチ回路S0に入力端が
接続される第1のインバータ(反転回路)JOl、この
第1のインバータ(反転回路)Joiの出力端に入力端
が接続される第2のインバータJ02から構成されてい
る。
さらに上記スイッチ回路S0は、2個のクロックドイン
バータに01.に02によって構成されている。
このうち一方のクロックドインバータに01(第1のス
イッチ手段)は電源VLおよびvH間に直列接続された
n−MO8T510,520とp−MO8T530,5
40から構成され、n−MO8T510のゲートには信
号A0Wが、p−MO8T540のゲートには信号A。
Wが、n−MO8T520およびp−MO8T530の
両ゲートにはパスライン22の信号がそれぞれ供給され
る。
クロックドインバータに02(第2のスイッチ手段)は
電源VLおよびvH間に直列接続されたn−MO8T5
5o=56oとp−MO8T570゜580から構成さ
れ、n−MO8T55oのゲートには信号A。
が、p−MO8T58oのゲートには信号先が、nMO
8T560およびp− MO8T570の両ゲートにはクロックドインバータに
01の出力信号がそれぞれ供給される。
またクロックドインバータに02の出力信号はクロック
ドインバータに01に帰還され、クロックドインバータ
に01の出力点がF点としてインバータJ01の入力端
に接続される。
第1のインバータJ01は電源vLおよびvH間に直列
接続されたn−MO8T250.p−MO8T260か
らなり、このn−MO8T25゜およびp−MO8T2
60の両ゲートは接続されて入力端となり上記F点に接
続される。
また第2のインバータJ02は電源VLおよびvH間に
直列接続されたn−MO8T27o、28oおよびp−
MO8T290,300からなり、n− MO8T28oおよびp−MO8T29oの両ゲートは
接続され入力端となる。
また上記n−MO8T280とp−MO8T29oの直
列接続点は出力端となり、前記第1のインバータJ01
の入力端に接続される。
すなわち第2のインバータJO2は前記第1のインバー
タJ01と共にフリップフロップを構成している。
G0はゲート回路で、このゲート回路G0は端子310
を介して供給されるアドレス信号A0が入力するインバ
ータ320、アドレス信号A0および端子330を介し
て供給される信号W(書き込み、読み出しモード指定信
号、すなわち高レベルのときに書き込みモード、低レベ
ルのとき読み出しモードとなる)が各々入力するナント
ゲート340、このナントゲート340の出力信号を反
転するインバータ350から構成されている。
さらに前記端子310を介して供給されるアドレス信号
A。
は前記スイッチ回路S。
内のnMO8T55oのゲートに直接供給されると共に
、インバータ32.0出力すなわち反転アドレス信号A
0は前記スイッチ回路S0内のp−MO8T580のゲ
ートに供給される。
またナントゲート340の出力信号A。
Wは前記クロックドインバータに01内のp−MO8T
54oと第2の反転回路JO2内のn−MO8T270
それぞれのゲートに供給される。
さらにインバータ350の出力信号A0Wは前記クロッ
クドインバータに01内のnMO8T510と第2の反
転回路JO2内のp−MO8T300それぞれのゲート
に供給される。
以下セル211゜212およびゲート回路G1.G2に
ついても各々セル210あるいはゲート回路G0と同様
の構成になっており端子311,312には各々アドレ
ス信号A1.A2が供給されると共に、端子33、。
332には書き込み、読み出しモード指定信号Wが並列
的に供給される0 次に上記のように構成されたCMO8RAMの動作を説
明する0 まず、記憶動作状態のときはアドレス信号A0゜A1.
A2…………はすべて低レベル、書き込み、読み出しモ
ード指定信号Wも低レベルとなっているので、インバー
タ320,321,322…………の出力すなわち反転
アドレス信号A0.A1゜A2………は高レベルとなる
0またナントゲート340,341,342…………の
出力信号A0W。
AlW、A2W…………は高レベルであり、インバータ
350,350,352…………の出力A0W。
AlW、A2W…………は低レベルとなる0したがって
このとき、クロックドインバータに01.KO2(に1
1.に12.に21.に22 )内のn−MO8T51
゜55およびp−MO8T54.58が各々非導通とな
る0この結果、スイッチ回路S0. Sl、 S2は非
導通となり、パスライン22と各セル210゜211.
212とは電気的に分離される0このとき各ゲート回路
G0〜G2のナントゲート340゜341.342の出
力信号A0W、AlW、A2Wは各々高レベルであり、
この信号A0W、AlW。
A2Wを各々ゲート入力とする第2のインバータJO2
,J12.J22の各々のn−MO3T270゜271
.272は導通する0さらに各ゲート回路G0〜G2内
のインバータ350−351,352の出力信号A0W
、AlW、A2Wをゲート入力とする第2のインバー
タJ02.J12.J22内のp−MO8T300,3
01,302は導通する0したがって記憶動作状態のと
きには、6第2のインバータJ02.J12.J22は
単なるインバータとして機能する0そして6第2のイン
バータJ02J12J22は第1のインバータJ01.
J11.J21と共にフリップフロップ動作し、以前に
書き込まれた情報レベルを安定に保持する0 次に情報書き込み時の動作について説明する0ここでは
セル210がアドレス指定されこのセル210に情報が
書き込まれる場合について説明する0先ず端子310に
供給されるアドレス信号AOが高レベルになると共に端
子330に供給される書き込み、読み出しモード指定信
号Wも高レベルとなる0アドレス信号A0および上記信
号Wが共に高レベルになるとゲート回路G0のインバー
タ320の出力信号A0は低レベル、ナントゲート34
0の出力信号A0Wは低レベル、ナントゲート350の
出力信号A0Wは高レベルになる0したがってスイッチ
回路S0ではn−MO8T510゜550およびp−M
O8T54o、58oがすべて導通して2つのクロック
ドインバータに01.Ko2は動作可能状態になる0し
たがってパスライン22における情報が2つのクロック
ドインバータKo1.Ko2によって保持されると共に
、反転された状態でF点から第1のインバータJ01に
送られる0このとき、第2のインバータJ02内のn
−MO3T270およびp−MO8T300は非導通で
あるため、この第2のインバータJ02の出力端は電源
VL、VHに対して高インピーダンス状態となる0した
がって、F点のレベルはパスライン220レベルによっ
て決定される0 たとえば情報書き込み時以前にF点のレベルが低レベル
となっていて、情報書き込み時にパスライン220レベ
ルが高レベルとなったときには、スイッチ回路S0が導
通した後はF点のレベルが高レベルに反転する0さらに
今まで低レベルを保持していた第2のインバータJ02
は、信号A0Wおよび信号A0Wが各々低レベルおよび
高レベルに反転すると同時にインバータとしての機能を
失なうので、F点のレベルは高レベルを保って安定する
0このとき、F点のレベルの設定は、スイッチ回路S0
を通したパスライン220レベルのみによってなされる
もので、電源vHとvLとの間では短絡電流が発生する
ことはない0 一方、情報読み取り時は、アドレス信号A0が高レベル
になると共に信号Wが低レベルとなる0アドレス信号A
0が高レベル、信号Wが低レベルになると、ゲート回路
G0内のインバータ320の出力信号A0は低レベル、
ナントゲート340の出力信号A0Wは高レベル、イン
バータ350の出力信号A0Wは低レベルとなる。
このときクロックドインバータに01内のn−MO8T
510およびp −MOST 54oは非導通となり、
このクロックドインバータに01は動作しない0また、
もう1つのクロックドインバータに02内のn −MO
S T 55 oおよびp −MOS T 58 oは
導通し、このクロックドインバータに02は動作可能状
態となる0一方、第2のインバータJO2内のn −M
OS T 2γ0およびp −MOS T 300は導
通し、この第2のインバータJ02はインバータとして
作用するので、インバータJ01 、JO2において情
報の記憶保持動作は続行される0そしてこのとき、パス
ライン22を高インピーダンス状態にしておき、F点の
レベルをスイッチ回路S0を介して判定することにより
記憶情報の内容を得る0すなわち、このときインバータ
J01.JO2において、反転された状態で記憶されて
いる情報は、クロックドインバータに02によって再び
反転されて元のレベルに戻されパスライン22に送られ
る0そしてこの情報読み取りのときにも、パスライン2
20レベル設定はスイッチ回路S0を通したF点のレベ
ルのみによってなされるので、電源vHとvLとの間で
は短絡電流が発生することはない0 また上記第2図に示すCMO3RAMにおける各セル2
16〜212内の素子数は従来に比較して多くなるが、
IC化する場合、従来のように短絡電流を最小限におさ
えるように設計する際、その占有面積の増加は避けられ
ない問題であり、第2図に示すCMO8RAMが面積的
に必らずしも不利であるとは言えず、特に低消費電力、
パスライン22のレベルの設定の簡略化等の効果を考え
れば極めて有利であると言える0 この発明は上記した実施例に限定されるものではなく、
例えば上記実施例では記憶容量が3ビツトの場合につい
て説明したが、これは必要に応じて増加させることがで
きることはもちろんである0以上説明したようにこの発
明によれば、アクセス時に短絡電流の発生が起らないよ
うな構成にしたことにより消費電力の低減化が計れると
共に、IC化した場合の記憶容量の低下を最小限にとど
めることができる記憶回路装置を提供することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の記憶回路装置の一例を示す構成図、第2
図はこの発明の一実施例を示す構成図である0 21……セル、22……パスライン、25゜27.28
,51.52,55,56……nチャネルMO8F’E
T(n−MO8T)、26゜29.30,53,54,
57,58……pチャネルMO8FET(p−MO8T
)、31゜33……端子、32,35……インバータ、
34……ナントゲート、S……スイッチ回路、K……ク
ロックドインバータ、J……インバータ、G……ゲート
回路0

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 高レベルおよび低レベルの情報信号が転送される情
    報入出力共通線と、一方の電源と第1の出力端との間に
    一方チャネルの2つのトランジスタを挿入すると共に第
    1の出力端と他方島電源との間に他方チャネルの2つの
    トランジスタを挿入し一方チャネルおよび他方チャネル
    のそれぞれ1つのトランジスタのゲートを共に上記情報
    入出力共通線に接続しかつ一方チャネルおよび他方チャ
    ネルのそれぞれ1つのトランジスタのゲートをアドレス
    信号と書き込み読み出しモード指定信号との論理積信号
    あるいは否定論理積信号の供給端に接続してなる第1の
    スイッチ手段と、一方の電源と第2の出力端との間に一
    方チャネルの2つのトランジスタを挿入すると共に第2
    の出力端と他方の電源との間に他方チャネルの2つのト
    ランジスタを挿入し一方チャネルおよび他方チャネルの
    それぞれ1つのトランジスタのゲートを共に上記第1の
    出力端に接続しかつチャネルおよび他方チャネルのそれ
    ぞれ1つのトランジスタのゲートをアドレス信号あるい
    は反転アドレス信号の供給端に接続してなる第2のスイ
    ッチ手段と、上記第2の出力端を上記第1のスイッチと
    上記情報入出力共通線との接続点に接続する手段と、一
    方の電源と第3の出力端との間に一方チャネルの1つの
    トランジスタを挿入すると共に第3の出力端と他方の電
    源との間に他方チャネルの1つのトランジスタを挿入し
    これら一方チャネルおよび他方チャネルのトランジスタ
    のゲートを共に上記第2の出力端に接続してなる第1の
    反転回路と、一方の電源と第4の出力端との間に一方チ
    ャネルの2つのトランジスタを挿入すると共に第4の出
    力端と他方の電源との間に他方チャネルの2つのトラン
    ジスタを挿入し一方チャネルおよび他方チャネルのそれ
    ぞれ1つのトランジスタのゲートを共に上記第3の出力
    端に接続しかつ一方チャネルおよび他方チャネルのそれ
    ぞれ1つのトランジスタのゲートをアドレス信号と書き
    込み読み出しモード指定信号との否定論理積信号あるい
    は論理積信号の供給端に接続してなる第2の反転回路と
    、上記第4の出力端を上記第1の反転回路と上記第2の
    出力端との接続点に接続する手段とを具備したことを特
    徴とする記憶回路装置。
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JPS501624A (ja) * 1973-05-07 1975-01-09
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