JPS60211695A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS60211695A
JPS60211695A JP59067696A JP6769684A JPS60211695A JP S60211695 A JPS60211695 A JP S60211695A JP 59067696 A JP59067696 A JP 59067696A JP 6769684 A JP6769684 A JP 6769684A JP S60211695 A JPS60211695 A JP S60211695A
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JP
Japan
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circuit
channel
supply voltage
type
semiconductor integrated
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Application number
JP59067696A
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English (en)
Inventor
Kazumasa Yanagisawa
一正 柳沢
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、MOSFET (絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ)によって構成された半導体集積回路装置に
関するもので、例えば、0MO3(相補型MO3)回路
によって構成された遅延回路を具備するグイナミノク型
RAM (ランダム・アクセス・メモリ)に利用して有
効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
C,M OS回路によって構成された遅延回路として、
第1図に示すようにPチャンネルM OS F ETQ
lとNチ4・ンネルMO3FETQ2とで構成されたC
 M OS−fンバータ回路IVIと、その出力端子に
設けられたキャパシタCとを用いることが考えられる。
このような遅延回路は、電源電圧の変動に従って、遅延
時間が変動するという欠点がある。すなわち、上記キャ
パシタCへの充放電電流は、電源電圧レベルの増大に伴
ってそのコンダクタンス特性が大きくなるPチャンネル
MO3FETQI又はNチャンネルMO3FETQ2に
よって形成されるため、電源電圧レベルの増大とともに
遅延時間が短くなる。このような遅延回路を用いた場合
には、許容最大電圧のもとに必要な遅延時間を設定する
ので、それより低い通常の動作電圧のもとての遅延時間
が大きくなって、動作時間を遅くするものとなってしま
う。遅延回路については、特願昭57−176180号
に詳しく述べられている。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、電源電圧依存性の改善を図ったCM
O3遅延回路を具備する半導体集積回路装置を提供する
ことにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、遅延すべき信号を受けるCMO3回路に対し
て電源電圧の変動をキャンセルさせるようなバイアス電
圧のもとで動作するM OS F E Tを介して動作
電流を供給するものである。
〔実施例1〕 第2図には、この発明に係る遅延回路の一実施例の回路
図が示されている。
遅延すべき入力信号φinは、PチャンネルMO3FE
TQIとNチャンネルMO5FETQ2とで構成された
CMOSインバータ回路IVIの入力端子に供給される
。このCMOSインバータ回路IVIの出力端子と回路
の接地電位点との間には、キャパシタCが設けられる。
そして、波形整形回路としてのCMOSインバータ回路
IV2を通して遅延信号φoutが送出される。
この実施例において、特に制限されないが、第3図の動
作波形図に示すように入力信号φinの立ち上がりタイ
ミングを遅らせる場合、NチャンネルMO3FETQ2
のソースと回路の接地電位点との間に、定電流源を構成
するNチャンネルMO5FETQ3が設けられる。この
MO3FETQ3の動作電流を電源電圧Vccの変動に
影響さない定電流とするため、次のバイアス回路によっ
て形成されたバイアス電圧Vpを上記MO5FETQ3
のゲートに供給するものである。すなわち、電源電圧V
ccと回路の接地電位点との間にPチャンネルMO5F
ETQ4とNチャンネルMO3FETQ5.Q6を直列
形態に接続する。上記MO3FETQ4とQ5は、その
ゲートとドレインとを共通接続して、上記バイアス電圧
■pを形成する。
また、上記MO3FETQ6のゲートは、そのドレイン
に接続されることによってダイオード形態にされる。
このバイアス回路におけるPチャンネルMO3FETQ
4に流れる電流rpは、次式(11によって表される。
Ip−βp/2x (Vcc−Vp−Vth) 2・(
11ここで、Ipは、MO3FETQ4のチャンネル導
電率であり、vthはしきい値電圧である。
また、NチャンネルMO3FETQ5.Q6に流れる電
流Inは、次式+21. (31によってそれぞれ表さ
れる。
I n =19n/2x (Vp−Vl −Vth) 
2・+2)ln=βrl/2 X (V ] −Vth
) 2 − ・・・+3+ここで、βnは、M OS 
F IE T Q 5 、0.6のチャンネル導電率で
あり、vthはしきい値電圧であり、」二記Pチャンネ
ルM OS F E T Q 4のしきい値電圧vth
とは一゛等しく設定されている。
上記式(1)〜(3)から\/pをめると、次E +4
+によって表される。
vp= (2Vcc+ <2α 2)Vtl+)÷ (
α+2) ・・・ ・・・・(4)ここで、αは、 β
n十βpである。
一方、上記第2図の実施例回路は、第3図に示すように
、入力信号φinがロウレベルからバーfレベルに立ち
−ヒがる時、NチャンネルM OS F E TQ2が
オン状態となってキャパシタCに蓄積された電源電圧V
ccの放電に要する時間tだげ遅れて出力信号φout
がハイレベルに立ち上がるとういう動作を行うものであ
る。したがって、この遅延時間tは、CXVcc/iに
比例関係にある。ここで、iは、上記キャパシタCの放
電電流である。
上記放電電流iは、上記MO3FETQ3の動作電流で
あるから、そのゲートバイアス電圧Vpの二乗に比例し
て形成される。これによって、上記遅延時間tは、CX
Vcc/Vp2により決定され、Vpは、上記式(4)
によって表されるから、vthとαとの組み合わせによ
って、Vccの変動をキャンセルさせることができる。
例えば、α−6、vthをIV、Vccを5Vとすると
、電源電圧依存性をキャンセルさせることができる。
なお、入力信号φinの立ち下がりを遅らせた出力信号
を形成する場合、PチャンネルPvl OS F ET
QIのソースと電源電圧Vccとの間にPチャンネルM
O3FETを設けて、このMOS F ETを上記類似
のバイアス回路によって動作させるものである。すなわ
ち、この場合には、キャパシタCへの充電動作を利用し
て遅延時間が形成される。
〔実施例2〕 第4図には、この発明をダイナミック型RA、Mに適用
した場合の一実施例のブロック図が示されている。
同図において、点線で囲まれた各回路ブロックは、公知
のCMO3集積回路の製造技術によって、特に制限され
ないが、単結晶シリコンのような1個の半導体栽板上に
おいて形成され、例えば、端子DO〜D?、AO〜A1
4.WE、C3,RESH及びV cc、V ssは、
その外部端子とされ、端子V cc、V ssには図示
しない適当な外部電源装置から給電が行われる。
回路記号M−ARYで示されているのは、メモリアレイ
であり、記憶用キャパシタとアドレス選択用MO3FE
Tで構成された公知の1MO3型メモリセルがマトリッ
クス状に配置されている。
この実施例では、特に制限されないが、上記メモリセル
は一対の平行に配置された相補データ線り。
Dのいずれか一方に、その入出力ノードが結合された2
交点方式で配置される。
回路記号PCIで示されているのは、データ線プリチャ
ージ回路であり、プリチャージパルスφpcrを受けて
、相補データ線り、Dを短絡してVcc/2にプリチャ
ージするMOSFETにより構成される。
回路記号SAで示されているのは、センスアンプであり
、特に制限されないが、電源電圧Vccと回路の接地電
位VssにそれぞれパワースイッチMO3FETが設け
られたCMO3(相補型MO5)ランチ回路で構成され
、その一対の入出力ノードは、上記相補データ線り、 
Dに結合されている。
タイミングパルスipaは、上記パワースイッチMO3
FETを制御するためのものである。パワースイッチM
OS F ETは、プリチャージ直前にオフ状態にされ
る。これにより相補データ線り、Dはフローティング状
態でV cc、V ssレベルを保持する。そして、上
記プリチャージMOS F ETのオンにより上記相補
データ線り、 Dが短絡され、Vcc/2にプリチャー
ジされる。
この実施例のメモリアレイのプリチャージ動作は、一対
の相補データ線(後述する共通相補データ線も同様であ
る)を単に短絡させることにより、約■cc/2の中間
レベルにするものであるので、0ボルトからVccレベ
ルまでチャージアンプするものに比べ、そのレベル変化
量が小さく、プリチャージMO3FETのゲート電圧を
通常の論理レベル(Vcc)を用いても十分に非飽和状
態でオンさせることが出来るからプリチャージ動作を高
速に、しかも低消費電力の下に行うことができる。
そして、上記のように、プリチャージレベルを約Vcc
/2の中間レベルにするものであるのでメモリセルの読
み出し時においても、メモリセルのスイッチMO5FE
Tのゲート電圧(ワード線選択電圧)として通常の論理
レベル(Vcc)を用いても十分に非飽和状態でオンさ
せることが出来るからブートストラップ電圧を用いるこ
となく、情報記憶キャパシタの全電荷読み出しが可能と
なる。
また、読み出し基準電圧は、メモリセルが選択されない
一方のデータ線のプリチャージレベルを利用しているの
で、読み出し基準電圧を形成するダミーセルが不要にな
る。
なお、上記タイミング信号、JLpaは互いに相補的な
信号φpaとφpaと合わせたものを表している。
回路記号C−5Wで示されているのは、カラムスイッチ
であり、カラム選択信号に従って、選択された相補デー
タ線を共通相補データ線に結合させる。
回路記号R−ADBで示されているのは、ロウアドレス
バッファであり、外部端子AO〜八8からの外部アドレ
ス信号を受けて、内部相捕アドレス信号aO〜a8.a
Q〜i8を形成する。なお、以後の説明及び図面では、
一対の内部相補アドレス信号、例えばaQ、TOを内部
相補アドレス信号aQと表すことにする。したがって、
上記内[1:相補アドレス信号aO〜a8.aO〜78
は、内部相捕アドレス信号10〜18と表す。
回路記号C−ADBで示されているのは、カラJ・アド
レスバッファであり、外部端子A9〜A14からの外部
アドレス信号を受けて、内部相補アドレス信号a9〜a
14.a9〜a14を形成する。なお、上述した内部相
補アドレス信号の表し方に従って、図面及び以下の説明
では、上記内部相補アドレス信号a9〜a14.a9〜
.i14を内部相捕アドレス信号19〜ま14と表す。
回路記号R−DCRで示されているのは、ロウアドレス
デコーダであり、後述するマルチプレクサMPXを介し
た内部相補アドレス信号主0〜工8を受けて、M−AR
Yのワード線選択信号を形成する。このワード線選択信
号は、ワード線選択タイミング信号φXに同期して、M
−ARYに伝えられる。
回路記号C−DCRで示されているのは、カラムアドレ
スデコーダであり、内部相補アドレス信号19〜114
を受けて、M−ARYのデータ線選択信号を形成する。
このデータ線選択信号は、データ線選択タイミング信号
φyに同期して、カラムスイッチc’−’swに伝えら
れる。
回路記号PC2で示されているのは、共通相補データ線
のプリチャージ回路であり、特に制限されないが、プリ
チャージパルスφpcdを受けて共通相補データ線を短
絡する上記プリチャジ回路PCIと同様なMOS F 
ETにより構成されている。
回路記号MAで示されているのは、メインアンプであり
、上記センスアンプS’Aと同様な回路構成とされる。
タイミングパルスLmaは、そのパワースイッチMO3
FETを制御するためのものである。なお、このタイミ
ング信号imaは、互いに相補的な信号φmaとφma
とを合わせて表している。
回路記号DOBで示されているのは、データ出カバソフ
ァであり、読み出しタイミングパルスφrtvにより、
メインアンプMAからの読み出しデータを外部端子DO
〜D7にそれぞれ送出する。なお、書込み時には、読み
出しタイミングパルスφr−によりこのDOBは、不動
作(出力ハイインピーダンス)にされる。
回路記号DIBで示されているのは、データ人カバソフ
ァであり、書込みタイミングパルスφrHにより、外部
端子DO〜D7からの書込みデータを共通相補データ線
に伝える。なお、読み出し時には、書込みタイミングパ
ルスφrvによりこのDIBは不動作にされる。
上述した各種タイミング信号は、次の各回路ブロックに
より形成される。
回路記号REGで示されているのは、特に制限されない
が、アドレス信号aO〜a8(又はaO〜78)を受け
て、その立ち上がり又は立ち下がりのエツジを検出する
アドレス信号変化検出回路である。回路記号CEGで示
されているのは、特に制限されないが、アドレス信号a
9〜a14(又は19〜114)を受けて、その立ち上
がり又は立ち下がりのエツジを検出するアドレス信号変
化検出回路である。上記アドレス信号変化検出回路RE
Gは、特に制限されないが、アドレス信号aO−a8と
、その遅延信号とをそれぞれ受ける排他的論理和回路と
、これらの排他的論理和回路の出力信号を受ける論理和
回路とによって構成される。すなわち、アドレス信号と
そのアドレス信号の遅延信号とを受ける排他的回路が各
アドレス信号に対して設けられている。この場合9個の
排他的論理和回路が設けられており、この9個の排他的
論理和回路の出力信号が論理和回路に入力されている。
このアドレス信号変化検出回路REGは、アドレス信号
aQ−a3のうちいずれかが変化すると、その変化タイ
ミングに同期したエツジ検出パルスφrを形成する。
上記アドレス信号変化検出回路CEGは、上記アドレス
信号変化検出回路REGと同様な構成にされている。す
なわち、アドレス信号a9〜a14と、その遅延信号と
をそれぞれ受ける排他的論理和回路と、これらの排他的
論理和回路の出力信号を受ける論理和回路とによって構
成されている。
このアドレス信号変化検出回路CEGは、上記アドレス
信号変化検出回路REGと同様に、アドレス信号a9〜
a14のうちいずれかが変化したとき、その変化タイミ
ングに同期したエツジ検出パルスφCを形成する。
回路記号TGで示されているのは、タイミング発生回路
であり、上記代表として示された主要なタイミング信号
等を形成する。すなわち、このタイミング発生回路TG
は、エツジ検出パルスφr。
φCの他、外部端子から供給されるライトイネ−記一連
のタイミングパルスを形成する。
回路記号MPXで示されているのは、マルチプレクサで
あり、後述する自動、リフレッシュ回路REFからの制
御信号φrefに従って、上記アドレスバッファR−A
DBで形成された内部相補アドレス信号ao〜a8と、
上記自動リフレッシュ回路REFで形成された内部相補
アドレス信号互0〜−町8とを選択的に上記デコーダR
−DCHに伝える。
回路記号Vbb−Gで示されているのは、基板バイアス
電圧発生回路である。
回路記号REFで示されているのは、自動リフレッシュ
回路であり、フレンシュアドレスカウンタ、タイマー等
を含んでおり、外部端子からのりフレンシュ信号RES
Hをロウレベルにすることにより起動される。
すなわち、チップ選択信号C8がハイレベルのときにリ
フレッシュ信号RESHをロウレベルにすると自動リフ
レッシュ回路REFは、制御信号φrefによってマル
チプレクサMPXを切り換えて、内蔵のリフレッシュア
ドレスカウンタからの内部アドレス信号をロウデコーダ
R’−DCHに伝えて一ホのワード線選択によるリフレ
ッシュ動作(オートリフレッシュ)を行う。また、リフ
レッシュ信号RESHをロウレベルにしつづけるとタイ
マーが作動して、一定時間毎にリフレッシュアドレスカ
ウンタが歩進させられて、この間連続的なりフレッシュ
動作(セルフリフレッシュ)を行う。
次に、第5図のタイミング図に従って、この実施例のグ
イナミソク型RAMの動作を′WJ単に説明する。
アドレス信号AO−Anのうち、いずれかのアドレス信
号△iが変化すると、上記排他的論理和回路等によって
それぞれのエツジに同期した検出パルスが形成される。
これらの論理和により形成されるエツジ検出パルスφr
 (φC)によって、タイミング信号φpa (φpa
)がロウレベル(ハイレベル)になり、センスアンプS
Aに設けられたパワースイッチMOS F ETをオフ
状態にして、相補データ線対り、Dをフローティング状
態にする。そして、プリチャージパルスφpc!’がハ
イレベルになると上記相補データ線り、Dを短絡するM
OSFETがオン状態となることによって、上記相補デ
ータ線対り、DをVCC/2にプリチャージする。
上記プリチャージパルスφperがロウレベルになった
後、ワード線選択タイミング信号φXが形成され、選択
されたワード線WLがハイレベルになる。これによって
データ線りの電位は、選択されたメモリセルの電荷に従
って微少に変化する。
そして、センスアンプSAの動作タイミング信号φpa
 (φpa> //l<ハイレベル(ロウレベル)ニナ
ってセンスアンプSAが活性化され、上記相補データ線
り、Dに読み出された微少信号の増幅動作を開始する。
上記センスアンプSAの増幅信号を 。
メモリセルがそのまま受け取ることによって行われる再
書込みが行わせる。
以下、読み出し動作ならば、データ線選択タイミング信
号φy (図示せず)に同期してカラムスイッチC−5
Wが選択され、共通相補データ線CD、CDに選択され
た相補データ線り、 Dの信号が伝えられ、メインアン
プMAとデータ出カバソファDOBを通して外部端子D
O〜D 1から送出される。また、書込み動作ならば、
データ人カバソファDIBを通して供給された書込みデ
ータが共通相補データ線CD、CDに伝えられるので、
上記カラム選択動作とともにメモリセルに書込まれる。
以−ヒのような各回路プロ、りの時系列的な動作は、ア
ドレス信号変化検出信号φr、φCを基準として、順次
一定の時間間隔をもって形成されたタイミング信号に従
って行われる。このような時系列的なタイミングは、上
記第2図に示したような遅延回路を縦列形態にすること
に等によってそれぞれ一定の時間間隔(遅延時間)をも
って形成されるものである。
〔効 果〕
(1)電源電圧の変動分をキャンセルさせるような動作
電流のもとで、c M o s回路を動作させることに
よって、その出力側に設けられたキャパシタへの充電又
は放電時間をぼり一定にできるから、電源依存性を改善
した遅延回路を構成することができるという効果が得ら
れる。
(2)上記(11により、ダイナミック型RAMのよう
に一連の時系列的な動作タイミング信号を必要最少なマ
ージンをもって形成することができる。これによって、
動作サイクルを高速化と安定した動作を実現できるとい
う効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、遅延回路を構
成するCMO3回路には、ナンド(NAND)又はノア
(NOR)ゲート回路とするものであってもよい。また
、出力信号φoutを形成する波形整形回路は、複数個
の縦列形態にされたインバータ回路を用いるものであっ
てもよい。さらに、この発明をダイナミック型RAMに
適用する場合、アドレス信号は、アドレスストローブ信
号により多重化して供給するものであってもよい。また
、データ線を電源電圧レベルにプリチャージするもの、
メモリセルの読み出し、基準電圧をダミーセルを用いて
形成するもの等種々の実施形態を採ることができるもの
である。
〔利用分野〕
この発明は、CM OS回路によって構成さ托た遅延回
路を含む半導体集積回路装置に広(利用できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に先立って考えられているCMO3
遅延回路の一例を示す回路図、第2図は、この発崩に係
るc M o s遅延回路の一実施例を示す回路図、 第3図は、その遅延動作を説明ず・5ための波形図、 第4図は、この発明が適用されたダイナミック型RAM
の一実施例を示すのブロック図。 第5図は、上記ダイナミック型RAMの動作の一例を説
明するためのタイミング図である。 MLARY・・メモリアレイ、PCI・・プリチャージ
回路、SA・・センスアンプ、R−ADB・・ロウアド
レスバッファ、C−5W・・カラムスイッチ、(、−A
DB・・カラムアドレスバッファ、R−DCR・・ロウ
アドレスデコーダ、C−DCR・・カラムアドレスデコ
ーダ、PO2・・プリチャージ回路、MA・・メインア
ンプ、REG、CEG・・エツジトリガ回路、TG・・
タイミング発生回路、REF・・自動リフレッシュ回路
、DOB・・データ出カバソファ、DIB・・データ人
カバソファ、MPX・・マルチプレクサ、Vbb−G・
・基板バイアス回路。 第 1 図 第 4 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、遅延すべき入力信号を受ける0M03回路と、上記
    0M03回路を構成するNチャンネルMO3FET又は
    PチャンネルMO3FETが接続される電源線との間に
    設けられ、電源電圧の変動をキャンセルさせるようなバ
    イアス電圧のもとで動作するMOS F ETと、上記
    0M03回路の出力端子に設けられた容量手段とを含む
    遅延回路を具備することを特徴とする半導体集積回路装
    置。 2、上記バイアス電圧は、PチャンネルMO5FETと
    NチャンネルMOS F ETとのチャンネル導電率の
    比とMOS F ETのしきい値電圧の組み合わせによ
    り設定されるものであり、0M03回路は、インバータ
    回路を構成するものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の半導体集積回路装置。 3、上記半導体集積回路装置は、ダイナミック型RAM
    を構成するものであり、上記遅延回路は、時系列的な動
    作タイミング信号を形成するタイミング発生回路を構成
    するものであることを特徴とする特許請求の範囲第1又
    は第2項記載の半導体集積回路装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63125015A (ja) * 1986-11-14 1988-05-28 Nec Corp 遅延回路
JPH01107395A (ja) * 1987-10-21 1989-04-25 Hitachi Ltd 半導体装置
KR100422442B1 (ko) * 2000-12-08 2004-03-11 삼성전자주식회사 전류원을 사용한 지연회로
JP2006352398A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Sanyo Electric Co Ltd 遅延回路

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