JPS601708B2 - sensing circuit - Google Patents
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- JPS601708B2 JPS601708B2 JP52040135A JP4013577A JPS601708B2 JP S601708 B2 JPS601708 B2 JP S601708B2 JP 52040135 A JP52040135 A JP 52040135A JP 4013577 A JP4013577 A JP 4013577A JP S601708 B2 JPS601708 B2 JP S601708B2
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/06—Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
- G11C7/065—Differential amplifiers of latching type
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は集積化メモリなどに使用される高感度感知回路
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to highly sensitive sensing circuits used in integrated memories and the like.
公知の感知回路としてフリツブ.フロップ型感知回路が
良く知られており、フリツブ・フロップの/ードを入出
力端子とし、フリツプ・フロツプと電源端子との間にス
イッチを設けて高感度化した例が、lEEE JOUR
NALOFSOLIDSTATEC瓜CL江TS・VO
LUME SC‐・〇,N川MBER 5,pp225
〜pp261(1975年10自発行)の論文、、Pe
rife的l circuib br 0肥 ‐Tra
船isのr CellMOSRAM’srに第1図に示
すような感知回路として記載されている。Fritub is a well-known sensing circuit. Flop-type sensing circuits are well known, and an example in which high sensitivity is achieved by using the flip-flop / board as an input/output terminal and providing a switch between the flip-flop and the power supply terminal is the lEEE JOUR.
NALOFSOLIDSTATEC 瓜CL TS・VO
LUME SC-・〇, Nkawa MBER 5, pp225
~pp261 (October 1975 self-published paper), Pe
life's circuit br 0 -Tra
The sensing circuit shown in FIG. 1 is described in the ship's CellMOSRAM'sr.
フリップ.フロップ型の感知回路は対を形成するトラン
ジスタが実質的に同一の性能を有することが要求され、
逆にその性能の差異が大きい程感度が悪くなる。特にフ
リップ・フロップの交差結合トランジスタ対の閥値の差
が感度に最も敏感に影響する。本発明の目的は、フリツ
プ・フロップ型感知回路の高感度化にある。Flip. Flop-type sensing circuits require that transistors forming a pair have substantially the same performance;
Conversely, the greater the difference in performance, the worse the sensitivity. In particular, the difference in threshold value between the cross-coupled transistor pair of a flip-flop has the most sensitive effect on sensitivity. An object of the present invention is to increase the sensitivity of a flip-flop type sensing circuit.
本発明によれば、フリップ・フロツプ型感知回路の交差
結合型トランジスタ対の閥値の差が感度に対し比較的影
響が少く、しかも製造が容易な高感度感知回路が得られ
る。According to the present invention, it is possible to obtain a high-sensitivity sensing circuit in which the difference in threshold value between a pair of cross-coupled transistors in a flip-flop type sensing circuit has relatively little effect on sensitivity, and which is easy to manufacture.
すなわち、たがいに一方のドレィン端子を他方のゲート
端子に接続した第1および第2のトランジスタと、第1
のトランジスタのソース端子にドレィン端子を接続した
第3のトランジスタと、第2のトランジスタのソース端
子にドレィン端子を接続した第4のトランジスタと、第
1のトランジスタのドレィン端子にソース端子を接続し
た第5のトランジスタと、第2のトランジスタ端子にソ
ース端子を接続した第6のトランジスタと、第3および
第4のトランジスタのソースにドレィンを接続した第7
のトランジスタを備え、第5および第6のトランジスタ
のドレィン端子は共に第1の電源に接続され、第5およ
び第6のトランジスタのゲート様子は共に第2のクロッ
ク端子に接続され、第3、第4および第7のトランジス
タのゲート端子は共に第1のクロック端子に接続され、
第7のトランジスタのソ−ス端子は第2の電源に接続さ
れ、第1のトランジスタのドレィン端子は第1の信号端
子に接続され、第2のトランジスタのドレィン様子は第
2信号端子に接続されたことを特徴とする感知回路が得
られる。次に図面を参照して説明するが、トランジスタ
としてnチャンネルMOSトランジスタを例にとる。That is, first and second transistors each have one drain terminal connected to the other gate terminal, and a first
a third transistor whose drain terminal is connected to the source terminal of the transistor; a fourth transistor whose drain terminal is connected to the source terminal of the second transistor; and a fourth transistor whose source terminal is connected to the drain terminal of the first transistor. a sixth transistor whose source terminal is connected to the second transistor terminal; and a seventh transistor whose drain is connected to the sources of the third and fourth transistors.
The drain terminals of the fifth and sixth transistors are both connected to the first power supply, the gates of the fifth and sixth transistors are both connected to the second clock terminal, and the drain terminals of the fifth and sixth transistors are both connected to the second clock terminal. the gate terminals of the fourth and seventh transistors are both connected to the first clock terminal;
The source terminal of the seventh transistor is connected to the second power supply, the drain terminal of the first transistor is connected to the first signal terminal, and the drain terminal of the second transistor is connected to the second signal terminal. A sensing circuit is obtained which is characterized by the following. Next, an explanation will be given with reference to the drawings, taking an n-channel MOS transistor as an example of the transistor.
第1図は従来公知の感知回路であって差動入力D,Dが
入力されてから、クロツクJ,によりトランジスタQ3
4がゆっくり導通しはじめ、交差結合されたトランジス
タQ.,Q2の正帰還作用により入力信号は多少増中さ
れ、何れか一方のトランジスタ(今仮にQ,とする)が
他方のトランジスタ(Q2とする)より導通に近い状態
となる。FIG. 1 shows a conventionally known sensing circuit, in which differential inputs D and D are input, and then the transistor Q3 is turned on by the clock J.
4 begins to conduct slowly, and the cross-coupled transistor Q. , Q2, the input signal is amplified to some extent, and one of the transistors (let's say Q) becomes more conductive than the other transistor (let's call it Q2).
次にクロツク◇2によりトランジスタQ5,Q6が導適
すると、Q,のドレィンはほぼ低レベルのV2電位に近
づき、一方Q2のドレィンは高レベルのV,電位に近づ
く。結局、微少な差動入力は電源電圧V,とV2の差に
増中される。従って極めて高感度であるが、もし仮りに
トランジスタQ2がトランジスタQ,よりその閥値にお
いて△Vだけ高かったとすると、それより低い差敷信号
△V′を入力したとき、すなわち端子Dより端子Dの方
がAV′だけ高い入力が入ったとしても、トランジスタ
Q,とQ2の閥値差により出力は端子Dが高レベルにな
りDが低レベルとなってしまう。つまり感度がおよそ4
Vだけ悪くなる。もちろん、各トランジスタQ,〜Q6
は閥値差が少くなるように、マスク上、プロセス上の配
慮がなされてはいる。When transistors Q5 and Q6 are then turned on by clock ◇2, the drain of Q approaches approximately the low level V2 potential, while the drain of Q2 approaches the high level V, potential. In the end, the minute differential input is multiplied by the difference between the power supply voltages V and V2. Therefore, it has extremely high sensitivity, but if transistor Q2 is higher than transistor Q by △V at its threshold value, when a lower differential signal △V' is input, that is, terminal D is higher than terminal D. Even if a higher input is received by AV', the output terminal D will be at a high level and terminal D will be at a low level due to the threshold value difference between transistors Q and Q2. So the sensitivity is about 4
Only V gets worse. Of course, each transistor Q, ~Q6
Consideration has been taken on masks and processes to reduce the difference in threshold values.
しかし、トランジスタQ,とQ2とは、一方が導適状態
では他方は非導適状態に互いに相反する状態に保たれる
ので、使用モードによっては長時間この状態が維持され
ることがある。この場合、導適状態のトランジスタの方
が高温になり、閥値が変化する。したがって、特にトラ
ンジスタQ,とQ2の閥値差が実際には生じやすく結果
として感知回路の感度を劣化させる。以上の欠点を補な
った本発明の一実施例を第2図に示す。交差結合された
トランジスタQ,,Q2のドレィンにプル・アップ用ト
ランジスタQ5,Q6が接続されている点は第1図と同
じであるが、トランジスタQ,,Q2のソースは別にそ
れぞれトランジスタQ,Q4,Q7を介して低レベル電
源V2に接続されている点が本発明の特徴である。However, since the transistors Q and Q2 are kept in opposite states, one being in a conductive state and the other in a non-conducting state, this state may be maintained for a long time depending on the mode of use. In this case, the transistor in the conductive state becomes hotter and the threshold value changes. Therefore, in practice, a threshold difference between transistors Q and Q2 is likely to occur, resulting in deterioration of the sensitivity of the sensing circuit. FIG. 2 shows an embodiment of the present invention that compensates for the above drawbacks. The point that pull-up transistors Q5 and Q6 are connected to the drains of cross-coupled transistors Q, Q2 is the same as in Figure 1, but the sources of transistors Q, Q2 are connected to transistors Q and Q4, respectively. , Q7 to the low level power supply V2 is a feature of the present invention.
トランジスタQ,のソースをA点、Q2のソースをB点
トランジスタQ7のドレィンをC点とする。通常A,B
点の電位は低電位源V2レベルにあるが、差動信号の入
力に先立ってD,Dが電源V,とV2の間の一定レベル
Vpにプリチャージされると、一点A,Bの電位(VA
,VB)はブリチャージ。レベルよりそれぞれトランジ
スタQ,,Q2の閥値(それぞれVT,,Vr2とする
)分だけ低いレベルにチャージ・アップされる。すなわ
ち、VA=Vp−VT,
VB=Vp−VT2
にチャージアップされる。The source of transistor Q is at point A, the source of transistor Q2 is at point B, and the drain of transistor Q7 is at point C. Usually A, B
The potential at the point is at the low potential source V2 level, but if D and D are precharged to a constant level Vp between the power supplies V and V2 prior to inputting the differential signal, the potential at one point A and B ( V.A.
, VB) is a bricharge. They are charged up to a level lower than the level by the threshold values of the transistors Q, Q2 (denoted as VT, Vr2, respectively). That is, it is charged up to VA=Vp-VT, VB=Vp-VT2.
従つ仮りにトランジスタQ,,Q2の闇値に△V=VT
,一VT2
の差があったとしても、それぞれのトランジスタのソー
ス電位から見たゲート電位はちようど閥値のところにバ
イアスされた状態にある。Therefore, suppose that the dark value of transistors Q, , Q2 is △V=VT
, -VT2, the gate potential seen from the source potential of each transistor is still biased to the threshold value.
第3図に各部の波形の概略図を示すが上述の状態で微少
な差動信号が入力されたとすると(仮りにDが○よりわ
ずかに高レベルになったとする)、トランジスタQ,,
Q2の閥値差とは無関係に、確実に、トランジスタQ2
はトランジスタQ,より導適状態に近くなる。Figure 3 shows a schematic diagram of the waveforms of each part. If a minute differential signal is input in the above state (assuming that D is at a slightly higher level than ○), transistors Q, ,
Regardless of the difference in threshold value of Q2, the transistor Q2
The transistor Q becomes closer to a conductive state.
次にクロックぐ,によりトランジスタQ,Q,Q7が導
通しはじめ、節点A,Bの電位はゆるやかに低下しはじ
めるが、トランジスタQ2はトランジスタQ,より導通
に近い関係を維持し、その間に交差結合トランジスタQ
,,Q2の正帰還増中作用およびC点の一時的な電位上
昇によるソース側からの帰還作用により端子Dと○の電
位差は増中される。次にクロツクめ2によりトランジス
タQ5,Q6が導通すると、端子Dはほぼ高電位V,に
、端子Dはほぼ低電位V2になる。Next, due to the clock, transistors Q, Q, and Q7 begin to conduct, and the potentials at nodes A and B begin to drop slowly, but transistor Q2 maintains a relationship closer to conduction than transistor Q, and there is a cross-coupling between them. transistor Q
,, The potential difference between the terminals D and O is increased by the positive feedback increasing action of Q2 and the feedback action from the source side due to the temporary rise in potential at point C. Next, when the transistors Q5 and Q6 are made conductive by the clock 2, the terminal D becomes approximately at the high potential V, and the terminal D becomes approximately at the low potential V2.
なお、トランジスタQ,(Q2),Q3(Q4)および
Q7のコンダクタンス比に大きい方が高感度化されるが
、IC化したときのチップ占有面積、動作速度との関係
もあり、あまり大きくは出来ない。Note that the higher the conductance ratio of the transistors Q, (Q2), Q3 (Q4), and Q7, the higher the sensitivity will be. do not have.
たとえば、10:2:1位が望ましい。ただし、トラン
ジスタQ7は複数個のセンスアンプに対して共通であり
、1個でよい。従って、メモリアレイのように多数のセ
ンスアンプを必要とするような回路ではトランジスタQ
7のチップ占有面積はセンスアンプ1個あたりでは無視
しうる程小さく、センスアンプの占有面積は実質的にト
ランジスタQ,〜Q6と、その配置で決定される。第2
図において入力端子Dと節点Aおよび入力端子Dと節点
B間にそれぞれ等しい結合容量CA,CBを導入した実
施例について説明する。結合容量CA,CBが、節点A
,Bの寄生容量に比べて十分大きく、且、キャパシタメ
モリの情報議出し線のように入力端子○,Dに接続する
入力容量がCA,CBに比べて十分大きい場合は入力感
度を2倍近く改良できる。すなわち、差動入力信号によ
り入力端子Dが○より5肌V高くなったとすると、同時
に節点AがBより約5mV高くなる。その結果、トラン
ジスタQ,のゲート・ソ−ス電圧はQ,の閥値より5仇
V低い値となり、一方トランジスタQ2のゲート・ソー
ス電圧は、Q2の閥値より5mV高い値となり、相対的
にトランジスタQとQ,のゲート・ソース間電圧差はl
owVに倍増する。以上説明したように、本発明によれ
ば交差結合型トランジスタQ,,Q2の閥値差が感度に
ほとんど影響を与えない高感度感知回路が得られること
が理解されよう。本発明の思想は交差結合の二つのトラ
ンジスタのソースをそれぞれ別のトランジスタを介して
低レベル電源に接続し、かつ交差結合の二つのトランジ
スタのドレイン・ソース間に結合キヤバシ夕を接続して
交差結合の二つのトランジスタの閥値を感度に影響させ
ないことを主張するものであり、実施例の他、多くの回
路形式に適用できるので実用に供して極めて有用である
。For example, a ratio of 10:2:1 is desirable. However, the transistor Q7 is common to a plurality of sense amplifiers, and only one transistor Q7 is required. Therefore, in a circuit that requires a large number of sense amplifiers such as a memory array, the transistor Q
The area occupied by the chip No. 7 is negligibly small per sense amplifier, and the area occupied by the sense amplifier is substantially determined by the transistors Q, -Q6 and their arrangement. Second
An embodiment in which equal coupling capacitances CA and CB are introduced between the input terminal D and the node A and between the input terminal D and the node B in the figure will be described. Coupling capacitances CA and CB are at node A
, B, and if the input capacitance connected to input terminals ○ and D, such as the information output line of a capacitor memory, is sufficiently large compared to CA and CB, the input sensitivity should be nearly doubled. It can be improved. That is, if the input terminal D becomes 5 mV higher than O due to the differential input signal, the node A becomes about 5 mV higher than B at the same time. As a result, the gate-source voltage of transistor Q is 5 mV lower than the threshold of Q, while the gate-source voltage of transistor Q2 is 5 mV higher than the threshold of Q2, which is relatively The voltage difference between the gate and source of transistors Q and Q is l
Doubles to owV. As explained above, it will be understood that according to the present invention, a highly sensitive sensing circuit can be obtained in which the threshold difference between the cross-coupled transistors Q, Q2 hardly affects the sensitivity. The idea of the present invention is to connect the sources of two cross-coupled transistors to a low-level power supply through separate transistors, and to connect a coupling capacitor between the drains and sources of the two cross-coupled transistors. It is claimed that the threshold value of the two transistors does not affect the sensitivity, and it is applicable to many circuit types in addition to the embodiments, so it is extremely useful in practical use.
第1図は従釆公知の感知回路の回路図、第2図は本発明
の一実施例である感知回路の回路図、第3図は第2図の
感知回路入力出力とロック少,,02の概略波形である
。
図においてQ.〜Q,Q側Q7……トランジスタ、D,
D……信号様子、ぐ,,J2……クロック端子、V,…
…第1の電源、V2・・・・・・第2の電源をそれぞれ
示す。オl図才2図
才3図Fig. 1 is a circuit diagram of a conventional sensing circuit, Fig. 2 is a circuit diagram of a sensing circuit according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a circuit diagram of the sensing circuit shown in Fig. 2. This is the approximate waveform of In the figure, Q. ~Q, Q side Q7...transistor, D,
D...Signal status, G,, J2...Clock terminal, V,...
. . . indicates a first power supply, V2 . . . indicates a second power supply, respectively. 1 picture, 2 pictures, 3 pictures
Claims (1)
接続した第1および第2のトランジスタと、第1のトラ
ンジスタのソース端子にドレイン端子を接続した第3の
トランジスタと、第2のトランジスタのソース端子にド
レイン端子を接続した第4のトランジスタと、第1のト
ランジスタのドレイン端子にソース端子を接続した第5
のトランジスタと、第2のトランジスタのドレイン端子
にソース端子を接続した第6のトランジスタと、第3お
よび第4のトランジスタのソースにドレインを接続した
第7のトランジスタを備え、第5および第6のトランジ
タのドレイン端子は共に第1の電源に接続され、第5お
よび第6のトランジスタのゲート端子は共に第2のクロ
ツク端子に接続され、第3、第4および第7のトランジ
スタのゲート端子は共に第1のクロツク端子に接続され
、第7のトランジスタのソース端子は第2の電源に接続
され、第1のトランジスタのドレイン端子は第1の信号
線に接続され、第2のトランジタのドレイン端子は第2
の信号線に接続されたことを特徴とする感知回路。1 first and second transistors with one drain terminal connected to the other gate terminal; a third transistor with the drain terminal connected to the source terminal of the first transistor; and a source terminal of the second transistor. a fourth transistor whose drain terminal is connected to the drain terminal of the first transistor; and a fifth transistor whose source terminal is connected to the drain terminal of the first transistor.
a sixth transistor whose source terminal is connected to the drain terminal of the second transistor; a seventh transistor whose drains are connected to the sources of the third and fourth transistors; The drain terminals of the transistors are both connected to the first power supply, the gate terminals of the fifth and sixth transistors are both connected to the second clock terminal, and the gate terminals of the third, fourth and seventh transistors are both connected to the first power supply. The source terminal of the seventh transistor is connected to the first clock terminal, the source terminal of the seventh transistor is connected to the second power supply, the drain terminal of the first transistor is connected to the first signal line, and the drain terminal of the second transistor is connected to the first signal line. Second
A sensing circuit characterized in that it is connected to a signal line of.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP52040135A JPS601708B2 (en) | 1977-04-07 | 1977-04-07 | sensing circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP52040135A JPS601708B2 (en) | 1977-04-07 | 1977-04-07 | sensing circuit |
Publications (2)
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| JPS53124929A JPS53124929A (en) | 1978-10-31 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP52040135A Expired JPS601708B2 (en) | 1977-04-07 | 1977-04-07 | sensing circuit |
Country Status (1)
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-
1977
- 1977-04-07 JP JP52040135A patent/JPS601708B2/en not_active Expired
Also Published As
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| JPS53124929A (en) | 1978-10-31 |
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