JPS5935115B2 - 感知増幅回路 - Google Patents
感知増幅回路Info
- Publication number
- JPS5935115B2 JPS5935115B2 JP52035800A JP3580077A JPS5935115B2 JP S5935115 B2 JPS5935115 B2 JP S5935115B2 JP 52035800 A JP52035800 A JP 52035800A JP 3580077 A JP3580077 A JP 3580077A JP S5935115 B2 JPS5935115 B2 JP S5935115B2
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- JP
- Japan
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- transistor
- transistors
- gate
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- digit
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
- G11C11/4063—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
- G11C11/407—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
- G11C11/409—Read-write [R-W] circuits
- G11C11/4091—Sense or sense/refresh amplifiers, or associated sense circuitry, e.g. for coupled bit-line precharging, equalising or isolating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Static Random-Access Memory (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によつて
構成された増幅回路に関するもので、特に微小差信号を
増幅する感知増幅回路に関するものである。
構成された増幅回路に関するもので、特に微小差信号を
増幅する感知増幅回路に関するものである。
集積化メモリとしては、メモリが大容量化されるに従い
、メモリセルの面積がもつとも小さくなる1トランジス
タ型メモリセルが多用されるようになつた。
、メモリセルの面積がもつとも小さくなる1トランジス
タ型メモリセルが多用されるようになつた。
1トランジスタ型メモリでは、そのメモリセルに蓄えら
れていた情報(以下単にセル情報という)は、その読み
出しに際しディジット線にO、IV程度の小さな電位変
化しか起さないため、この微小信号を増幅する増幅回路
が必要となつてくる。
れていた情報(以下単にセル情報という)は、その読み
出しに際しディジット線にO、IV程度の小さな電位変
化しか起さないため、この微小信号を増幅する増幅回路
が必要となつてくる。
従来からよく知られている1トランジスタ型メモリの感
知増幅回路はフリップフロップから構成されており、例
えば、アイ・イー ・イー ・イー ・ジヤーナルオブ
ソリツドスチートサーキツツ( IEEE−JOURN
ALOFSOLID一STATECIRCUITS)誌
、SC−10巻、第5号、第255〜261頁(197
5年10月発行)所載の゛”lトランジスタセルMOS
RAMの周辺回路゜”(’”PeriferalCir
cuitsforOne−TransistorCel
lMOSRAM′s”゜)と題するフオス(R、C、F
OSS)氏の論文に記述されている第1図のような感知
増幅回路がある。
知増幅回路はフリップフロップから構成されており、例
えば、アイ・イー ・イー ・イー ・ジヤーナルオブ
ソリツドスチートサーキツツ( IEEE−JOURN
ALOFSOLID一STATECIRCUITS)誌
、SC−10巻、第5号、第255〜261頁(197
5年10月発行)所載の゛”lトランジスタセルMOS
RAMの周辺回路゜”(’”PeriferalCir
cuitsforOne−TransistorCel
lMOSRAM′s”゜)と題するフオス(R、C、F
OSS)氏の論文に記述されている第1図のような感知
増幅回路がある。
以下説明は簡単のためすべてNチャンネルMOSトラン
ジスタで行なうが、PチャンネルMOSトランジスタで
も本質的な相異はない。
ジスタで行なうが、PチャンネルMOSトランジスタで
も本質的な相異はない。
第1図の増幅回路は、スイッチングトランジスタQ1と
Q2及び負荷トランジスタQ3とQ4から成るフリップ
フロップで構成され、その出力節点1及び2はメモリ回
路のディジット線3、3’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。各デイジツト線には信号
を蓄えるメモリセル4,4′と基準電位発生回路5,5
″が接続されており、デイジツト線3に接続されたメモ
リセル4が読出される時には、デイジツト線3′には基
準電圧発生回路52により高低2値レベルの中間の電圧
が発生され、また逆にデイジツト線3″にメモリ信号が
読み出される時にはデイジツト線3に基準電圧発生回路
5によつて基準電圧が発生され、両デイジツト線の間に
約100mV程度の電圧差が生じることになる。第2図
は、第1図の回路に使われる各クロツク及び両デイジツ
ト線の電圧波形を示したものである。
Q2及び負荷トランジスタQ3とQ4から成るフリップ
フロップで構成され、その出力節点1及び2はメモリ回
路のディジット線3、3’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。各デイジツト線には信号
を蓄えるメモリセル4,4′と基準電位発生回路5,5
″が接続されており、デイジツト線3に接続されたメモ
リセル4が読出される時には、デイジツト線3′には基
準電圧発生回路52により高低2値レベルの中間の電圧
が発生され、また逆にデイジツト線3″にメモリ信号が
読み出される時にはデイジツト線3に基準電圧発生回路
5によつて基準電圧が発生され、両デイジツト線の間に
約100mV程度の電圧差が生じることになる。第2図
は、第1図の回路に使われる各クロツク及び両デイジツ
ト線の電圧波形を示したものである。
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3,3″は 時刻t1までにクロツクφ
3によつてトランジスタQ6,Q7を介してそれぞれ等
しい一定電圧にプリチヤージされている。
。デイジツト線3,3″は 時刻t1までにクロツクφ
3によつてトランジスタQ6,Q7を介してそれぞれ等
しい一定電圧にプリチヤージされている。
次にアドレス信号により、例えばアドレン線6が選択さ
れてメモリセル4の情報が続出されると、デイジツト線
3/には基準電圧発生回路55によつて基準電圧が発生
され、時刻T2までにデイジツト線3,3″の間に約1
00mV程度の電位差が生じる。時刻T2にクロツク信
号φ1を高いレベルにし、トランジスタQ5をゆつくり
と導通させると、交差結合したトランジスタQl,Q2
の正帰還作用により人力信号は増幅される。この結果、
トランジスタQl,Q2の一方に非導通、他方は導通に
近い状態になる。次に、時刻T3でクロツク信号φ2を
高レベルにし、一度低くなつたディジツト線を負荷トラ
ンジスタQ3,Q4で再度高レベルにすることによつて
、デイジツト線の信号は更に増幅され、増幅が完了する
。しかし、第1図の感知増幅回路では、クロツクφ2が
高レベルにある間常にトランジスタQ3又はQ4に直流
電流が流れるため、各デイジツト線にこのような増幅回
路を設けると集積メモリ全体としては大きな電力が消費
される結果となるのが欠点であつた。
れてメモリセル4の情報が続出されると、デイジツト線
3/には基準電圧発生回路55によつて基準電圧が発生
され、時刻T2までにデイジツト線3,3″の間に約1
00mV程度の電位差が生じる。時刻T2にクロツク信
号φ1を高いレベルにし、トランジスタQ5をゆつくり
と導通させると、交差結合したトランジスタQl,Q2
の正帰還作用により人力信号は増幅される。この結果、
トランジスタQl,Q2の一方に非導通、他方は導通に
近い状態になる。次に、時刻T3でクロツク信号φ2を
高レベルにし、一度低くなつたディジツト線を負荷トラ
ンジスタQ3,Q4で再度高レベルにすることによつて
、デイジツト線の信号は更に増幅され、増幅が完了する
。しかし、第1図の感知増幅回路では、クロツクφ2が
高レベルにある間常にトランジスタQ3又はQ4に直流
電流が流れるため、各デイジツト線にこのような増幅回
路を設けると集積メモリ全体としては大きな電力が消費
される結果となるのが欠点であつた。
本発明の目的は、消費電力の少ない感知増幅回路を提供
することであり、又他の目的はスイツチングトランジス
タから成るフリツプフロツプ部とデイジツト線の高レベ
ル側の電圧を持ち上げる負荷トランジスタ部とを分離し
た低消費電力型のダイナミツク感知増幅回路を提供する
ことにある。
することであり、又他の目的はスイツチングトランジス
タから成るフリツプフロツプ部とデイジツト線の高レベ
ル側の電圧を持ち上げる負荷トランジスタ部とを分離し
た低消費電力型のダイナミツク感知増幅回路を提供する
ことにある。
本発明の感知増幅回路は、一方のドレインに他方のゲー
トを互いに接続した第1及び第2のトランジスタ、ゲー
トを第1のクロツク線に接続し、前記第1及び第2のト
ランジスタのソースを接地する第3のトランジスタ、前
記第1のトランジスタのドレインに接続されている第1
のデイジツト線と第6のトランジスタのソースを結合す
る第4のトランジスタ、前記第2のトランジスタのドレ
インに接続されている第2のデイジツト線と第7のトラ
ンジスタのソースを結合する第5のトランジスタ、ゲー
トを第2のクロツク線に接続し、第1の電源と前記第4
及び第5のトランジスタのドレインをそれぞれ結合する
第6及び第7のトランジスタ、ゲートに第2の一定電源
をバイアスされ、前記第1のデイジツト線と第4のトラ
ンジスタのゲートを結合する第8のトランジスタ、同じ
くゲートに第2の一定電源をバイアスされ、前記第2の
デイジツト線と第5のトランジスタのゲートを結合する
第9のトランジスタ、ゲートをそれぞれ第3のクロツク
線に接続し、第1の電源とそれぞれ前記第4及び第5の
トランジスタのゲートとを結合する第10及び第11の
トランジスタ、前記第4のトランジスタのゲートと前記
第6のトランジスタのゲートとを結合する第1のブート
容量、及び前記第5のトランジスタのゲートと前記第7
のトランジスタのゲートを結合する第2のブート容量、
とから構成されている。本発明によれば、トランジスタ
Q4,Q6,Q8,QlO及びQ5,Q7,Q9,Ql
lからなるダイナミツクチヤージ・アツプ回路が得られ
、デイジツト線の高低レベルに応じて、デイジツト線の
高レベル側を更に高電位にし、又、低レベル側を完全に
零電位にすることができる。
トを互いに接続した第1及び第2のトランジスタ、ゲー
トを第1のクロツク線に接続し、前記第1及び第2のト
ランジスタのソースを接地する第3のトランジスタ、前
記第1のトランジスタのドレインに接続されている第1
のデイジツト線と第6のトランジスタのソースを結合す
る第4のトランジスタ、前記第2のトランジスタのドレ
インに接続されている第2のデイジツト線と第7のトラ
ンジスタのソースを結合する第5のトランジスタ、ゲー
トを第2のクロツク線に接続し、第1の電源と前記第4
及び第5のトランジスタのドレインをそれぞれ結合する
第6及び第7のトランジスタ、ゲートに第2の一定電源
をバイアスされ、前記第1のデイジツト線と第4のトラ
ンジスタのゲートを結合する第8のトランジスタ、同じ
くゲートに第2の一定電源をバイアスされ、前記第2の
デイジツト線と第5のトランジスタのゲートを結合する
第9のトランジスタ、ゲートをそれぞれ第3のクロツク
線に接続し、第1の電源とそれぞれ前記第4及び第5の
トランジスタのゲートとを結合する第10及び第11の
トランジスタ、前記第4のトランジスタのゲートと前記
第6のトランジスタのゲートとを結合する第1のブート
容量、及び前記第5のトランジスタのゲートと前記第7
のトランジスタのゲートを結合する第2のブート容量、
とから構成されている。本発明によれば、トランジスタ
Q4,Q6,Q8,QlO及びQ5,Q7,Q9,Ql
lからなるダイナミツクチヤージ・アツプ回路が得られ
、デイジツト線の高低レベルに応じて、デイジツト線の
高レベル側を更に高電位にし、又、低レベル側を完全に
零電位にすることができる。
更に又、増幅回路中に直流電流通路がないので電力消費
を少なくすることができ、集積化に際してもダイナミツ
クチヤージ・アツプ回路をデイジツト線上の任意の位置
に置くことができるので、集積回路マスクパターンの配
置上好都合になる。
を少なくすることができ、集積化に際してもダイナミツ
クチヤージ・アツプ回路をデイジツト線上の任意の位置
に置くことができるので、集積回路マスクパターンの配
置上好都合になる。
以下、図面を参照して本発明の典型的な実施の一例につ
き詳細を説明する。第3図は本発明の1実施例である。
き詳細を説明する。第3図は本発明の1実施例である。
ドレインとゲートを互いに交差結合したトランジスタQ
1及びQ2のソースは、トランジスタQ3を介して接地
されている。トランジスタQ3のゲートにはクロツクφ
1が接続されている。トランジスタQ1のドレインは節
点1及び第1のデイジツト線3に接続され、トランジス
タQ2のドレインは節点2及び第2のデイジクト線3′
に接続される。デイジツト線3及び3′はトランジスタ
Q4及びQ6並びにQ5及びQ7を通してVDDに接続
されている。トランジスタQ6及びQ7のゲートはチヤ
ージ・アツプ用クロツク信号φ2に接続され、トランジ
スタQ4及びQ5のゲートは節点4及び5にそれぞれ接
続されている。ゲートクロツク信号φ3が又ドレインに
電源VDDがそれぞれ接続されたトンジスタQlO及び
Qllのソース、並びに、定直流電源Vcがゲートにバ
イアスされ、ソースがデイジツト線3及び3″にそれぞ
れ結ばれたトランジスタQ8及びQ9のドレインが前記
トランジスタQ4及びQ5のゲートにそれぞれ接続され
ている。トランジスタQ4及びQ5のゲートとクロツク
信号φ2の間にはブート容量C1及びC2が付けられて
いる。第3図の回路動作を第4図に示す動作波形を用い
て説明すると次のようである。
1及びQ2のソースは、トランジスタQ3を介して接地
されている。トランジスタQ3のゲートにはクロツクφ
1が接続されている。トランジスタQ1のドレインは節
点1及び第1のデイジツト線3に接続され、トランジス
タQ2のドレインは節点2及び第2のデイジクト線3′
に接続される。デイジツト線3及び3′はトランジスタ
Q4及びQ6並びにQ5及びQ7を通してVDDに接続
されている。トランジスタQ6及びQ7のゲートはチヤ
ージ・アツプ用クロツク信号φ2に接続され、トランジ
スタQ4及びQ5のゲートは節点4及び5にそれぞれ接
続されている。ゲートクロツク信号φ3が又ドレインに
電源VDDがそれぞれ接続されたトンジスタQlO及び
Qllのソース、並びに、定直流電源Vcがゲートにバ
イアスされ、ソースがデイジツト線3及び3″にそれぞ
れ結ばれたトランジスタQ8及びQ9のドレインが前記
トランジスタQ4及びQ5のゲートにそれぞれ接続され
ている。トランジスタQ4及びQ5のゲートとクロツク
信号φ2の間にはブート容量C1及びC2が付けられて
いる。第3図の回路動作を第4図に示す動作波形を用い
て説明すると次のようである。
即ち、時刻t1までにクロツク信号φ3によりデイジツ
ト線3及び35並びに節点4及び5がそれぞれ所定の電
位にプリチヤージされる。時刻t1にアドレス線が高レ
ベルになると、メモリセルの信号がデイジツト線に読み
出され、時刻T2でクロツク信号φ1が高レベルになる
とデイジツト線3と3′との電位差が増幅される。いま
、デイジツト線3が3″より電位が高いとすると、デイ
ジツト線3の電位によつてトランジスタQ2は導通状態
にあり、デイジツト線3″はトランジスタQ2を通して
放電されるのでトランジスタQ1は非導通になる。そこ
で、一定直流電源Vcの電圧をディジツト線の高レベル
電圧(いまの場合、デイジツト線3の電圧)あるいはそ
の電圧よりトランジスタの閾値電圧分高い電圧程度に保
持しておくと、節点4の電位は初期のプリチヤージ電圧
に保たれたままであるが、節点5の電位はデイジツト線
31の電位が零電位近くにあり、トランジスタQ9が導
通状態にあるので放電して零電位近くにまで下がる。次
に、時刻T3にクロツク信号φ2が高レベルになると、
節点は高電位にあるのでブート容量C1によつて節点4
の電位は電源電圧VDD以上に上がり、トランジスタQ
4及びQ6が導通状態になつてデイジツト線3に電流が
流入して更に高電位に高められる。一方、節点5の電位
はほぼ零電位にあるので、トランジスタQ5は非導通に
なる。クロツク信号φ2が高レベルになつて節点5の電
位はトランジスタQ9を通して電荷が放電されるので低
レベルのままであり、トランジスタQ5が非導通のため
デイジツト線3″には電流が流れ込まず、低レベルが維
持される。この結果、デイジツト線3,3″の電位差は
2段階的に増幅され、増幅が完了する。しかもこの間、
全回路を通じて直流的な電流パスがないので、完全にダ
イナミツク動作が行なえ、消費電力を少なくすることが
できる。なお、デイジツト線の高レベル側の電位は、ク
ロツク信号φ2の振幅を電源電圧VDDまで振ると最高
VDD−Vlh(トランジスタの閾値電圧)まで高める
ことができる。また、第3図の回路図かられかるように
、ダイナミツクチャージアツプ回路はフリツプフロツプ
部と独立しているので、デイジツト線の任意の場所に接
続することが可能である。
ト線3及び35並びに節点4及び5がそれぞれ所定の電
位にプリチヤージされる。時刻t1にアドレス線が高レ
ベルになると、メモリセルの信号がデイジツト線に読み
出され、時刻T2でクロツク信号φ1が高レベルになる
とデイジツト線3と3′との電位差が増幅される。いま
、デイジツト線3が3″より電位が高いとすると、デイ
ジツト線3の電位によつてトランジスタQ2は導通状態
にあり、デイジツト線3″はトランジスタQ2を通して
放電されるのでトランジスタQ1は非導通になる。そこ
で、一定直流電源Vcの電圧をディジツト線の高レベル
電圧(いまの場合、デイジツト線3の電圧)あるいはそ
の電圧よりトランジスタの閾値電圧分高い電圧程度に保
持しておくと、節点4の電位は初期のプリチヤージ電圧
に保たれたままであるが、節点5の電位はデイジツト線
31の電位が零電位近くにあり、トランジスタQ9が導
通状態にあるので放電して零電位近くにまで下がる。次
に、時刻T3にクロツク信号φ2が高レベルになると、
節点は高電位にあるのでブート容量C1によつて節点4
の電位は電源電圧VDD以上に上がり、トランジスタQ
4及びQ6が導通状態になつてデイジツト線3に電流が
流入して更に高電位に高められる。一方、節点5の電位
はほぼ零電位にあるので、トランジスタQ5は非導通に
なる。クロツク信号φ2が高レベルになつて節点5の電
位はトランジスタQ9を通して電荷が放電されるので低
レベルのままであり、トランジスタQ5が非導通のため
デイジツト線3″には電流が流れ込まず、低レベルが維
持される。この結果、デイジツト線3,3″の電位差は
2段階的に増幅され、増幅が完了する。しかもこの間、
全回路を通じて直流的な電流パスがないので、完全にダ
イナミツク動作が行なえ、消費電力を少なくすることが
できる。なお、デイジツト線の高レベル側の電位は、ク
ロツク信号φ2の振幅を電源電圧VDDまで振ると最高
VDD−Vlh(トランジスタの閾値電圧)まで高める
ことができる。また、第3図の回路図かられかるように
、ダイナミツクチャージアツプ回路はフリツプフロツプ
部と独立しているので、デイジツト線の任意の場所に接
続することが可能である。
以上の回路動作の説明かられかるように、本発明は直流
電流通路のない低消費電力型の感知増幅回路を提供する
。
電流通路のない低消費電力型の感知増幅回路を提供する
。
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
動作波形図をそれぞれ示す。
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
動作波形図をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 1 一方のドレインに他方のゲートを互いに接続した第
1及び第2のトランジスタ、ゲートを第1のクロック線
に接続し、前記第1及び第2のトランジスタのソースを
接地する第3のトランジスタ、前記第1のトランジスタ
のドレインに接続されている第1のディジット線と第6
のトランジスタのソースを結合する第4のトランジスタ
、前記第2のトランジスタのドレインに接続されている
第2のディジット線と第7のトランジスタのソースを結
合する第5のトランジスタ、ゲートを第2のクロック線
に接続し、第1の電源と前記第4及び第5のトランジス
タのドレインをそれぞれ結合する第6及び第7のトラン
ジスタ、ゲートに第2の一定電源バイアスされ、前記第
1のディジット源と第4のトランジスタのゲートを結合
する第8のトランジスタ、同じくゲートに第2の一定電
源をバイアスされ、前記第2のディジット線と第5のト
ランジスタのゲートを結合する第9のトランジスタ、ゲ
ートをそれぞれ第3のクロック線に接続し、第1の電源
とそれぞれ前記第4及び第5のトランジスタのゲートと
を結合する第10及び第11のトランジスタ、前記第4
のトランジスタのゲートと前記第6のトランジスタのゲ
ートとを結合する第1のブート容量、及び、前記第5の
トランジスタのゲートと前記第7のトランジスタのゲー
トとを結合する第2のブート容量、とから構成される感
知増幅回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52035800A JPS5935115B2 (ja) | 1977-03-29 | 1977-03-29 | 感知増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52035800A JPS5935115B2 (ja) | 1977-03-29 | 1977-03-29 | 感知増幅回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53120235A JPS53120235A (en) | 1978-10-20 |
| JPS5935115B2 true JPS5935115B2 (ja) | 1984-08-27 |
Family
ID=12451985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52035800A Expired JPS5935115B2 (ja) | 1977-03-29 | 1977-03-29 | 感知増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935115B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5570990A (en) * | 1978-11-22 | 1980-05-28 | Fujitsu Ltd | Sense amplifier circuit |
| KR101061634B1 (ko) | 2008-12-19 | 2011-09-01 | 한양대학교 산학협력단 | 레일투레일 저전력 전압 센스 증폭기 |
-
1977
- 1977-03-29 JP JP52035800A patent/JPS5935115B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53120235A (en) | 1978-10-20 |
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