JPS592118B2 - 増巾回路 - Google Patents

増巾回路

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JPS592118B2
JPS592118B2 JP51040756A JP4075676A JPS592118B2 JP S592118 B2 JPS592118 B2 JP S592118B2 JP 51040756 A JP51040756 A JP 51040756A JP 4075676 A JP4075676 A JP 4075676A JP S592118 B2 JPS592118 B2 JP S592118B2
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JP
Japan
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transistor
circuit
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potential
transistors
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JP51040756A
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JPS52123849A (en
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博士 渡部
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、主とし
てMOS電界効果トランジスタ(以下MOSTと呼ぶ)
によつて構成された回路に関するもので、特に微小差信
号を増巾し、2進出力を得る回路に関するものである。
なお、以下の説明はすべてNチャンネルMOSTで行う
が、PチャネルMOSTでも、又他の絶縁ゲート型電界
効果トランジスタでも本質的に同様である。
MOSTを用いたダイナミックメモリでは、高速化が要
求されるようになり、クロック信号以外のMOSメモリ
回路入力信号は、MOSレベル(12V)に比し小さい
TTLレベル(0.4〜2.4V)を有しているために
、MOSレベルに変換する必要が生じている。
又、一方メモリが大容量化されるに従いメモリセルの面
積が最も小さい1トランジスタ型メモリセルが使用され
ているが、1トランジスタメモリセルを読出すと、その
セルに記憶された2値レベル信号、すなわち、゛゛1’
’、゛゛o゛゜の情報はデジツツト線に0.1〜0.5
V程度の小さな電位変化しか起さず、従つてこの微小信
号を増巾する増巾回路が必要となつてくる。従来、この
ような微小信号を増巾する回路としては、第1図に示さ
れる形が使用されている。すなわち、増巾回路1はスイ
ッチングトランジスタQ1とQ3及び負荷トランジスタ
Q2とQ4からなるフリップフロップで構成されている
。フリップフロップ出力2及び3はメモリ回路のディジ
ット線4、4’に各々接続され、この両者の負荷容量は
等しくされている。ディジット線4に接続されているメ
モリセルのうちの1つであるセル5が読み出される時に
は、ディジット線4’に接続されたメモリセル5’は読
み出されず、代りに基準電位発生回路6’によりメモリ
セル情報゛1’’、゛゛O’’の中間の基準電位がディ
ジット線4’土に発生される。逆に、ディジット線(に
接続されたセルテが読み出される時は、デイジツト線4
に基準電圧発生回路6により基準電位が発生される。第
2図には、両デイジツト線4,4″の波形を示してある
以下同図の波形を利用して第1図の回路動作を述べる。
デイジツト線4,4′は時刻t1以前に共に等しいレベ
ルにクロツク03によりトランジスタQ5,Q6により
それぞれプリチヤージされている。
なお、ゲートにクロツク03が印加されたトランジスタ
Q7は、デイジツト線4,4′が等しいレベルになる効
率を良くするためのものであり、プリチヤージされるレ
ベルよりプリチヤージ用クロツク信号03が十分に高け
れば必要としない。時刻t1でプリチヤージが完了し、
クロツク03が低いレベルになつた後、アドレス信号に
より、例えばアドレス線7が選択され高レベルとなると
メモリセル5の情報の読み出しが行なわれる。アドレス
線7が高レベルになるとデイジツト線4とメモリセル5
との間に電荷のやりとりが行われセルの情報゛1゛,゛
0゛に応じてデイジツト線4上に電位の変化が表われる
。一方、デイジツト線4′は基準電圧発生回路6′によ
りセル情報゛1”,10゛の中間の電位が与えられる。
この結果時刻T2以前にデイジツト線4,4′の間に0
.1V程度の電位差が生じる。時刻T2にクロツク信号
01を高レベルにし、増巾回路1をトランジスタQ8に
より活性化すると、デイジツト線4,4′の電荷は各ト
ランジスタQl,Q3を通して放電されるが、デイジッ
ト線4,4″の間には、わずかであるが上述の如く電位
差があるため、トランジスタQl,Q3のオン抵抗に差
が生じている。今、デイジツト線4の方が高いとすると
トランジスタQ3の抵抗が小さく、よ0てデイジツト線
4″の電位がより早く低いレベルとなる。その結果トラ
ンジスタQ1のオン抵抗がますます大きくなり、デイジ
ツト線4の電位の下るのをさらに遅くし、デイジツト線
間の電位差を増巾する。この結果、フリツプフロツプの
出力節点2,3間では時刻T3において大きな電位差が
生じる。従つて時刻T3でクロツク信号02を高レベル
にし、一度低くなつたデイジツト線4を負荷トランジス
タQ2により再度高レベルにし、デイジツト線4′は低
レベルに保つことができる。尚、クロツク信号01と0
2を分離して説明したが、この信号は同一信号でも動作
可能である。第1図の増巾回路ではクロツク02が高レ
ベルにある期間中常にトランジスタQ2又はQ4にDC
電流が流れる。
このため各デイジツト線にこのような増巾回路を設ける
と大きな電力が消費される。さらにトランジスタQl,
Q3とトランジスタQ2,Q4の大きさの比も大きくと
る必要がある。これらがこの増巾回路の大きな欠点であ
る。なお、この回路例に抽いてトランジスタQ1とQ3
の共通ソース接続点を複数個の増巾回路に対し共通にし
、増巾回路を活性化するトランジスタqを複数個の増巾
回路に対し1個ですますことも可能である。
本発明の目的は消費電力の少ない増巾回路を提供するこ
とである。
本発明の他の目的は、ダイナミツク動作を行う増巾回路
を提供することである。
本発明の更に他の目的は微少差信号の増巾に適した増巾
回路を提供することである。
本発明の他の目的は、1トランジスタメモリセルをメモ
リエレメントとするメモリ回路のセンスアンプとして好
適な増巾回路を提供することである。
本発明による増幅回路は、第1ないし第4の節点と、該
第1および第2の節点をプリチヤージする手段と、該第
1の節点の電位によつて制御される第1の負荷回路と、
該第2節点の電位によつて制御される第2の負荷回路と
、該第1の負荷回路と該第3の節点との間に接続された
第1の電界効果トランジスタと、該第2の負荷トランジ
スタと該第3の節点との間に接続された第2の電界効果
トランジスタと、該第1のトランジスタのゲートを該第
2の負荷回路と第2のトランジスタの中間接続点に接続
する手段と、該第2のトランジスタのゲートを該第1の
負荷回路と該第1のトランジスタの中間接続点に接続す
る手段と、該第1の節点と該第4の節点との間に接続さ
れ該第2の負荷回路と該第2のトランジスタとの中間接
続点の電位によつて制御される第3の電界効果トランジ
スタと、該第2の節点と該第4の節点との間に接続され
該第1の負荷回路と該第1のトランジスタとの中間接続
点の電位によつて制御される第4の電界効果トランジス
タと、該第3の節点を動作時に基準電位に設定する手段
と、該第4の節点を動作時に基準電位に設定する手段と
を有することを特徴とする増幅回路。
更に好ましくは、この増幅回路を1トランジスタメモリ
セルをメモリエレメントとして用いるメモリ回路のセン
スアンプに用いる。
本発明によれば、増巾回路中に直流籠流通路がないので
、電力消費がなく、又ダイナミツク動作が可能なので、
レシオレス回路とすることが可能となり、よつて回路を
構成するMOSTの集積回路上に占める面積を小さくす
ることができる。
以下、本発明をよりよく理解するために実施例を用いて
詳述する。尚、本発明に用いる土述の絶縁ゲート型電界
効果トランジスタは、ソース、ドレイン及び制御、すな
わちゲートの各電極を有しているが、ソース電極はドレ
イン電極として用いても、又ドレイン電極はソース電極
として用いても、等価であり何等本発明を限定するもの
ではない。
第3図は本発明の一実施例を示し、第1図と同等部分は
同一符号を付す。
トランジスタQ1〜Q4により構成されるフリツプフロ
ツプの1出力2は、スイッチングトランジスタQ9のゲ
゛一トに入力される。トランジスタQ9のドレインは負
荷トランジスタQ,Oを通して電源VDDに接続される
と共にトランジスタQ4のゲート9に接続される。フリ
ツプフロツプの他出力3はスイツチングトランジスタQ
,lのゲート入力となる。トランジスタQllのドレイ
ンは負荷トランジスタQl2を介して電源VDDに接続
されると共に、トランジスタQ2のゲート8に接続され
る。負荷トランジスタQlO,Ql2のゲートにはプリ
チヤージ用クロツク信号03が印加されている。又トラ
ンジスタQ9,Qllのソースは共通接続され、ゲート
にクロツク信号04力炬助口されたトランジスタQl3
を介して接地されている。フリツプフロツプの負荷トラ
ンジスタQ2,Q4はそれぞれゲートにクロツク信号0
2が位加されたトランジスタQl4,Ql5を介して電
源DDに接続されている。そしてトランジスタQl4の
ゲートと節点8およびトランジスタQl5のゲートと節
点9との間にはそれぞれプートストラツプ用コンデ゛ン
サC1及びC2が接続されている。かかる第3図の回路
動作を第4図に示す動作波形を用いて説明する。
時刻t1以前には、クロツク信号03によりデイジツト
線4及び4!、節点8及び9、節点2及び3がそれぞれ
所定の電位にプリチヤージされる。
トランジスタQ7は前述した如く、節点2と3のプリチ
ヤージレベルをより正確に等しくするためのもので、デ
イジツト線4,4′の寄生容量等が等しく構成でき、節
点2と3のレベルが等しくできれば不要である。プリチ
ヤージ用クロツク信号03が低レベルになつた後、時刻
t1にアドレス線に信号が印加されると、デジツト線4
,4′にセル情報が読み出される。
時刻T2にクロツク信号01を高レベルにし、増巾回路
丁5を活性化すると、時刻T3までにデジツト線4,4
′すなわち節点2,3の電位差が増巾される。このこと
は第1図の回路例と同様である。以下の説明をわかりや
すくするためデジツト線4が4′の電位より高いとする
。時刻T3よりクロツク信号04を高レベルにすること
によりプリチヤージされていた節点8,9の電荷が放電
可能となるが、デジツト線4′が低いレベルにあるため
トランジスタQllは0ff状態にあり、節点8では電
荷が放電されず高レベルを保つ。一方デジツト線2は高
レベルにあるためトランジスタQ9は0N状態にあり、
節点9の電荷は放電され低レベルとなる。その結果トラ
ンジスタQ2はそのゲート電極8が高レベルのため0N
状態になり、一方トランジスタQ4はその電極9が低レ
ベルのため0ff状態となる。その時刻T4にクロツク
02を高レベルにすることによりデジツト線4はトラン
ジスタQ2,Ql4を通して充電され、一方デジツト線
4″はトランジスタQ4が0ffのため充電されず、ト
ランジスタQ3,Q8により接地電位とされる。このよ
うにデジツト線4,4!を充電するトランジスタQ2,
Q4のゲート電位をデジツト線4,4′で制御すること
により増巾回路V中に流れる電流をなくすことができる
。ここで容量Cl,C2は節点8,9を容量結合により
プリチヤージされた電位よりもさらに高い電位にあげ、
トランジスタQ2,Q4の0N抵抗を小さくし、充電速
度を速くし、さらに充電電位を高く得る目的で存在する
ものであり、動作に不可欠なものではない。
又トランジスタQl,Q3のソース共通接続点を複数個
の増巾回路に共通にしても良いことは従来例と同様であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のメモリ回路におけるセンスアンプ部を示
す図、第2図は第1図の回路の動作波形図、第3図は本
発明の一実施例を示す回路図、第4図は第3図の回路の
動作波形図を示す。 図において、Ql,Q3,Q9及びQllはスイツチン
グトランジスタ、Q2,Q4,QlO及びQl2は負荷
トランジスタ、2,3はフリツプフロツプ出力、4,4
′はデジイツト線をそれぞれ示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1ないし第4の節点と、該第1および第2の節点
    をプリチヤージする手段と、該第1の節点の電位によつ
    て制御される第1の負荷回路と、該第2節点の電位によ
    つて制御される第2の負荷回路と、該第1の負荷回路と
    該第3の節点との間に接続された第1の電界効果トラン
    ジスタと。 該第2の負荷トランジスタと該第3の節点との間に接続
    された第2の電界効果トランジスタと、該第1のトラン
    ジスタのゲートを該第2の負荷路路と第2のトランジス
    タの中間接続点に接続する手段と、該第2のトランジス
    タのゲートを該第1の負荷回路と該第1のトランジスタ
    の中間接続点に接続する手段と、該第1の節点と該第4
    の節点との間に接続され該第2の負荷回路と該第2のト
    ランジスタとの中間接続点の電位によつて制御される第
    3の電界効果トランジスタと、該第2の節点と、該第4
    の節点との間に接続され該第1の負荷回路と該第1のト
    ランジスタとの中間接続点の電位によつて制御される第
    4の電界効果トランジスタと、該第3の節点を動作時に
    基準電位に設定する手段と、該第4の節点を動作時に基
    準電位に設定する手段とを有することを特徴とする増幅
    回路。
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