JPS6020839B2 - 差動増幅回路 - Google Patents

差動増幅回路

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JPS6020839B2
JPS6020839B2 JP52066237A JP6623777A JPS6020839B2 JP S6020839 B2 JPS6020839 B2 JP S6020839B2 JP 52066237 A JP52066237 A JP 52066237A JP 6623777 A JP6623777 A JP 6623777A JP S6020839 B2 JPS6020839 B2 JP S6020839B2
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JP
Japan
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transistors
circuit
transistor
output
differential amplifier
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JP52066237A
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JPS542027A (en
Inventor
道徳 鎌谷
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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    • 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
    • G11C7/062Differential amplifiers of non-latching type, e.g. comparators, long-tailed pairs

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路における相補型絶縁ゲート・トランジ
スタを用いた差動増幅回路に関する。
従釆、集積回路技術の分野において、相補型絶縁ゲート
・トランジスタ(以後C、MOSトランジスタと言う)
によって構成された差動増幅回路がランダム・アクセス
・メモリ(RAM)のセンス増幅回路として使用されて
いる。このようなセンス増幅回路は、普通、メモリから
の出力信号のレベル差がある程度現われた時点で、動作
条件を時間的に与えて、動作を制御するために、タイミ
ング信号の供v給が必要である。そのために、この種の
センス増幅回路は、タイミング信号が準備されている、
いわゆる同期式のC MOS、RAMでないと使用する
ことができない。また、タイミング信号の不要な非同期
式のRAMに対しては、センス回路として負荷MOSト
ランジスタを備えたゲート回路が用いられているが、動
作感度がにぶく、動作の高速性に欠ける。本発明の目的
は、上記の欠点を除去し、タイミング信号の備えが不要
で、かつ簡単な回路によって動作感度の性能を良くする
ことのできる非同期式PAM用の差動増幅回路を提供す
るにある。
本発明によれば、相補型絶縁ゲート・トランジスタのう
ち、Pチャンネル型トランジスタを電源側に、Nチャン
ネル型トランジスタを接地側にして直列的に接続したそ
れぞれ第1の組合わせによるトランジスタ2個と第2の
組合わせによるトランジスタ2個とを有し、前記第1お
よび第2の組合わせのNチャンネル型トランジスタおよ
びPチャンネル型トランジスタのうち、いづれか一方の
型のトランジスタのそれぞれのドレィンを、前記他方の
型のトランジスタのそれぞれのゲートに相互に交叉する
ごとく接続して、前記一方の型のトランジスタのゲート
に信号を入力し、前記一方の型のトランジスタのドレイ
ンから信号を出力するようにした差動増幅回路が得られ
る。次に、本発明の差動増幅回路について、実施例を示
し、図面を参照して詳細に説明する。
第1図は本発明の1つの実施例を示す基本的な回路であ
る。
図において、C MOSトランジス夕のうち、Nチャン
ネル型トランジスタTn,およびTn2のソースをそれ
ぞれ接地し、トランジスタTn,のドレィンを電源Vは
との間にPチャンネル型トランジスタTp,を接続し、
トランジスタTn2のドレィンと電源Vccとの間にP
チャンネル型トランジスタTp2を接続する。ここに、
トランジスタTn,とTp,との接続点を3とし、トラ
ンジスタTn2とTp2との接続点を4とする。トラン
ジスタTp,のゲートと接続点4とを接続し、トランジ
スタTp2のゲートと接続点3とを接続する。そして、
トランジスタTn,のゲ−トへ端子1を介して信号1を
入力し、トランジスタTn2のゲートへは端子2を介し
て信号1を入力する。出力は接続点3から0を、接続点
4から0を抽出する。なお、電源Vqは正極性の蟻圧と
する。この回路は、2つの入力信号のどちらか一方、例
えば、1の電圧が1の電圧より高くなったとすると、ト
ランジスタTn,の導通抵抗は小さくなり、出力0のレ
ベルが低くなる。これによりトランジスタTp2の導遠
抵抗が小さくなって、出力○のレベルが高くなる。○の
レベルが高くなればトランジスタTp,の導通抵抗が高
くなり、出力○のレベルは、さらに低くなる。このよう
な動作は、フイード・バック作用よって、出力0と○と
の出力差を大きくし、結果的に、入力1と1との微小な
しベル差を増幅したことになる。上述の差動増幅回路の
動作をさらに詳細に解析するために、第2図の等価回路
と第3図の特性図とを参照して以下に説明する。第2図
の等価回路は第1図の回路において、入力を1=1=V
iと仮定し、そのときのトランジスタTn,とTn2と
を導通抵抗R,の値の抵抗によって表わしたものである
。次に、この等価回路を参照しつつ、第3図に見られる
動作特性を説明する。先づ抵抗RiとしてRI>R2>
R3>の関係にあるR1,R2,およびR3の3つの段
階を設定して考察を進めてみる。図において、機軸はト
ランジスタTp,のゲート入力1,を示しており、出力
02に等しい。縦軸はトランジスタTp2のゲート入力
12を示し、出力○,に等しい。特性曲線1,2および
3は、それぞれ抵抗RiがR,,R2およびR3におけ
るトランジスタTp,のゲート入力1,に対する出力○
,の3つの特性を示しており、それぞれ入力が11 =
○では出力P,は縦軸Vの−VTp,の点、すなわちP
,で−致する。同様に、特性曲線1′,2′および3′
は、それぞれ抵抗RiがR,,R2およびR3における
トランジスタTp2 のゲート入力12に対する出力0
2の3つの特性を示しており、それぞれ入力が12 =
○では出力02は横軸Vcc一VW2の点、すなわちP
,で−致する。いま、この回路がR,=R,に固定され
た場合を考えて、初期条件として1,=Voとすれば、
図において矢印で示すごとく、1,対0,の特性曲線1
上の1,=Voにおける出力○,が12 対02の特性
曲線1′上の12入力電圧となり、さらに、この12に
よる02の出力電圧が1,の入力電圧となり、結局、2
つの特性曲線1と1′との間に集約されて、出力○,と
02はP.で安定する。以上の説明によって判るごとく
、Ri=R,の場合には、P,とP,に見られる2つの
安定点があり、同じようにR,:R2の場合には、P2
とP2 に見られる2つの安定点があり、さらにRi=
R3のようにR;の値が小さくなってくると、出力○,
と02は○,=02になる点P3でのみ安定する。上記
3つの場合、すなわち、RiがR,,R2およびR3に
それぞれ固定されている3つの特性曲線1と1′,2と
2′,3と3′を比較すると、RiがR2に設定された
場合が最も短時間で出力を安定させるように働ら〈こと
が判るであろう。しかしながら、第2図にをとづいた上
記の説明は、Riが3つの値にそれぞれ固定されている
場合を仮定したものであるが、実際には、第1図の回路
によって判るごとく、Riの値は端子1および2に加え
られる入力1および1によって変化する。
例えば、この入力は1が符号“1”に相当する高レベル
のとき、1が符号“0”に相当する低レベルであり、し
かも、この1と1の関係は瞬時的に反転する性質のもの
であるとする。したがって、トランジスタTn,とTn
2 の等価抵抗R,がR,からR3の間で変わるものと
すれば、入力1と1との変化過程においては、例えば、
1,対○,特性が曲線1から曲線2を経由して曲線3に
移り、他方12 対02特性は曲線3′から曲線2′を
経由して曲線1′に移り、結果的にはP,点で安定する
。次に、入力1と1のレベルが反転すると上記の逆の過
程をとおり、出力はP,点で安定して0,とQの値が反
転する。この反転の際の中間の過程においては、前に述
べたように変化の感度が高いから、結果として急峻なし
ベルの切替えを行うことができる。第4図は本発明によ
る差敷増幅回路の他の実施例を示す回路図である。
この回路は、第1図に示した実施例と比較すると、Pチ
ャンネル型トランジスタとNチャンネル型トランジスタ
を直列に2組備えることに変わりはないが、入力1およ
び1はそれぞれPチャンネル型トランジスタT′p,お
よびT′p2のゲートに加え、出力○および○の帰還用
交叉入力はそれぞれNチャンネル型トランジスタr山お
よびT′n2のゲートに加えるように接続された点にお
いて若干の相違がある。しかし、動作上の考え方は本質
的に同じであるが、唯、入力1と1の駆動レベルにおけ
るそれぞれの変化の最低値をV功一VTp(ここにV’
pはPチャンネル型トランジスタの閥値)以下になるよ
うに予め定めておく必要がある。すなわち、1と1の入
力レベルの内少なくとも一方は必ずVは−VTp以下に
おくことが動作安定時の条件となる。第5図は、以上に
述べた2つの実施例の組合せによる回路例を示したもの
で、図において、トランジスタTp,,Tn,,Tp2
およびTn2 により構成された部分は第1図におけ
る第1の実施例の回路と同じであり、トランジスタT′
p,,T′n,,T′p2およびT′n2により構成さ
れた部分は第4図における第2の実施例の回路と同じで
ある。
図に見られるごとく、第1の実施例に相当する回路の2
つの出力○および0は、第2の実施例に相当する回路の
トランジスタT′p2およびT′p,のゲートに加えら
れ、出力〇および0′が得られる。なお、この回路は第
1の実施例の回路を初段においたが、第2の実施例の回
路を初段にすることができることは言うまでもない。こ
のように組合わせを行うことによって、入力信号の反転
の際における出力波形の急峻度を倍加することが‐でき
る。第6図は以上において述べたところの実施例の回路
をスタティックRAM装置へ適用した例を回路図によっ
て示したもので、図において、Xデコーダからの出力X
i(i=1,2,3,・・・n)とYデコーダからの出
力Yi(j=1,2,3,…n)とによってメモリセル
Ciiが選択されると、トランジスタTpi,とTpi
2 よりなるVcc餐位引っ張り回路を介して該当する
メモリセルの“1”ビットラインおよび“0”ビットラ
インが付勢される。
Yj選択側にあるnチャンネル型トランジスタTn」3
,Tni4,Tni5,Tni6 よりなる謙出回路に
よって読み出された上記2つのビットラインからの2つ
の信号は、トランジスタT血・,T雌’Tps3,Tp
s4よりなる本発明の第2の実施例(第4図)の差敷増
幅回路へ加えられて増幅され、その出力はバッファ回路
へ導びかれる。ここで、前記Nチャンネル型トランジス
タTnj5,T岬と電源Vccに接続されたPチャンネ
ル型トランジスタT側,Tpsとよりなる回路は、接続
をたどることによって判るごとく、本発明の第1の実施
例(第1図)の差動増幅回路を構成している。この差動
増幅回路の動作に関しては、トランジスタTn」3とT
帆とは共に影響を与えることなく作用するから、本質的
には関係なく、また、トランジスタTpc,とTpc2
は、CEからの制御電圧によってトランジスタTps
・およびTps2を介して、この回路を不動作にするた
めのものであり、従って動作時には関係がない。以上に
よって、第6図に見られるRAMの回路には、本発明に
よる差動増幅回路が2段縦続的に組合わせ使用されてい
ることが判るであろう。以上の説明によって、C MO
Sトランジスタ使用の集積回路において、最小限4個の
トランジス外こよって、入力信号による立上りの急峻な
特性をもった感度のよい差動増幅回路を構成することが
できるから、例えば、非同期式RAMのごとき回路にセ
ンス増幅回路として適用すると装置の高性能化と小型化
に寄与する点において、その得られる効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による差動増幅回路の第1の実施例を示
す回路図、第2図は、第1図における実施例の動作を説
明するための等価回路図、第3図は、第2図の等価回路
における入出力特性図、第4図は本発明による第2の実
施例を示す回路図、第5図は第1および第2の実施例の
組合わせによる回路例、第6図は本発明による差動増幅
回路の非同期式RAMへの適用例を示した回路図である
。 図において、Tp,,Tp2,T′p,,T′p2はP
チャンネル型MOSトランジスタ、Tn・,Tn2 ,
r山,T′n2はNチャンネル型MOSトランジスタ、
Vwは電源、1および2は差動入力端子である。猪丁図 猪2図 第3図 第4図 溝5図 累6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 互に交差接続された一導電型の第1および第2のト
    ランジスタと、該第1および第2のトランジスタの一端
    に夫々直列に接続された他の導電型の第3および第4の
    トランジスタとを有し、前記第1および第2のトランジ
    スタはスイツチング作用を有するゲート回路の介在なし
    に一方の電源に接続し、前記第3および第4のトランジ
    スタはスイツチング作用を有するゲート回路の介在なし
    に他方の電源に接続し、前記第3および第4のトランジ
    スタへ真補信号を夫々供給して、前記第1および第2の
    トランジスタと前記第3および第4のトランジスタの接
    続点の少なくとも一方から出力を取り出すようにしたこ
    とを特徴とする差動増幅回路。
JP52066237A 1977-06-07 1977-06-07 差動増幅回路 Expired JPS6020839B2 (ja)

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JPS542027A JPS542027A (en) 1979-01-09
JPS6020839B2 true JPS6020839B2 (ja) 1985-05-23

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100378877C (zh) * 1998-03-13 2008-04-02 松下电器产业株式会社 复合元件及其制造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50151433A (ja) * 1974-05-27 1975-12-05

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS50151433A (ja) * 1974-05-27 1975-12-05

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100378877C (zh) * 1998-03-13 2008-04-02 松下电器产业株式会社 复合元件及其制造方法

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JPS542027A (en) 1979-01-09

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