JPS60224192A - タイミング発生回路 - Google Patents

タイミング発生回路

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JPS60224192A
JPS60224192A JP59078469A JP7846984A JPS60224192A JP S60224192 A JPS60224192 A JP S60224192A JP 59078469 A JP59078469 A JP 59078469A JP 7846984 A JP7846984 A JP 7846984A JP S60224192 A JPS60224192 A JP S60224192A
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JP
Japan
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signal
timing signal
timing
gate
output
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Application number
JP59078469A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Kinoshita
木下 嘉隆
Joji Okada
譲二 岡田
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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、タイミング発生回路に関するもので、例え
ば、入力データ端子と出力データ端子とが共通化された
ダイナミック型RAM (ランダム・アクセス・メモリ
)のような半導体記憶装置におけるタイミング発生回路
に利用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
本願発明者は、この発明に先立って次のような機能を持
つダイナミック型RAMを考えた。
すなわち、データ入力端子Dinとデータ出力端子Do
utとを共通化するものである。このような入出力端子
の共通化に伴い、その端子の機能を選択するため、出力
イネーブル信号OEが新に追加される。すなわち、上記
入出力端子は、出力イネーブル信号OEがロウレベルな
ら出力端子Doutとして使用され、ハイレベルなら入
力端子Dinとして使用される。この場合、読み出し動
作として、次の2つの動作形態が考えられる。例えば、
出力イネーブル信号OEをロウレベルにしておいて、メ
モリセルのアドレスシングを行うと、CAS (カラム
・アドレス・ストローブ)系のタイミング信号により、
出カバソファDOBを活性化させるタイミング信号φo
pが形成される。また、メモリセルの選択動作を行わせ
ておいて、出力イネーブルIN号OBをハイレベルから
ロウレベルに変化させると、この出力イネーブル信号d
πのロウレベルに同期して、出カバソファDOBを活性
化させるタイミング信号φopが形成される。なお、上
記いずれの読み出し動作においても、ライトイネーブル
信号WEは、ハイレベル状態にされるものである。
上記2つの動作形態のもとでも、レベル損失なく出力バ
ッファDOBのタイミング信号φopを形成する回路と
して、本願発明者は、先に第1図に示すようなタイミン
グ発生回路を考えた。すなわち、CAS系のタイミング
φIIIaによりプートストラップ容量CBIをプリチ
ャージし、MO3FETQIO,Q13を通して遅延さ
せられた信号によりMO3FETQ19をオフ状態にし
て、プートストラップの起動をかけて、高レベルの信号
を形成してMO8FETQ20をオン状態するものであ
る。このMO3FETQ20は、出力イネーブル信号面
により形成されたタイミング信号φopを出力端子に伝
達する伝送ゲー)MOSFETとして作用するものであ
る。これにより、上記両タイミング信号φl1laとφ
Opとのいずれかが先にハイレベルになっても、出力タ
イミング信号φOp′は、レベル損失な(図示しない出
力バッファDOBに供給される。
しかしながら、この回路にあっては、その素子が大きく
なるととも、上記プートストラップ動作のために遅延回
路によって、例えば、CAS系のタイミング信号φma
がクリティカルパスとなる場合には、その分出力タイミ
ング信号φop′ の発生が遅れてしまうという問題を
有する。(MO3DRAMについては例えば特願昭56
−209397号参照。タイミング信号形成回路につい
ては例えば1982年3月24日付の雑誌E 1ect
ronics第136頁、1980年10月付の雑誌I
 EEEJOURNAL OF 5OLID−3TAT
ECIRCUITS、Vol、5C−15,Na5の第
844頁等を参照) 〔発明の目的〕 この殉明の目的は、順序不同で到来す゛るタイミング信
号から1つのタイミング信号をレベル損失なく、高速に
発生させることのできるタイミング発生回路を提供する
ことにある。
この発明の他の目的は、簡単な回路構成によってレベル
損失なく、順序不同で到来するタイミング信号から1つ
のタイミング信号を形成することのできるタイミング発
生回路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、第1のタイミング信号を伝送する伝送ゲート
MO3FETQ32のゲートと電源電圧端子との間にM
O5FETQ31を設けて、このMO3FETQ31の
ゲートに第2のタイミング信号を供給するとともに、上
記伝送ゲー)MO3FETQ32のゲートと上記第2の
タイミング信号の遅延信号との間にブートストラップ容
量を設けるものである。
〔実施例1〕 第2図には、この発明に係るタイミング発生回路の一実
施例の回路図が示されている。同図の各回路素子は、公
知の半導体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半導体基板上において
形成される。
第1のタイミング信号φopは、伝送ゲートMO3FE
TQ32を通して送出される。この伝送ゲートMO3F
ETQ32は、第2のタイミング信号OEOを受けるM
O3FETQ31を介して電源電圧Vccが供給される
。また、このMO3FETQ32のゲートには、ブート
ストラップ容量CB2の一方の電極が接続される。この
ブートストラップ容量CB2の他方の電極には、上記第
2のタイミング信号OEGの遅延信号OEIが供給され
る。これにより、第2のタイミング信号OEOのハイレ
ベルによって、MO3FETQ32が動作状態にされる
とともに、上記ブートストラップ容量CB2にプリチャ
ージがなされる。そして、遅れてハイレベルになるタイ
ミング信号OEIによって、上記伝送ゲートMO3FE
TQ32のゲート電圧は、電源電圧以上の高レベルにさ
れる。
この実施例では、上記伝送ゲー)MO3FETQ32の
ゲートと電源電圧Vccとの間には、ダイオード形態に
されたMO3FETQ30が設けられているので、上記
伝送ゲートMO3FETQ32のブートストラップ電圧
は、Vcc+Vth (MO3FETQ30のしきい値
電圧)にレベルクランプされる。
なお、上記伝送ゲートMO3FETQ32のゲートと、
その出力タイミング信号φop′を送出する出力側のソ
ース、ドレインと回路の接地電位点との間には、次のよ
うなリセット回路が設けられる。すなわち、上記MO3
FETQ32のゲートと回路の接地電位点との間には、
直列形態のMO3FETQ33とQ34が設けられる。
上記MO3FETQ33のゲートには、定常的に電源電
圧Vccが供給され、上記MO3FETQ34のゲート
には、上記第1のタイミング信号φopに先行して発生
するタイミング信号φmaの反転信号φmaが供給され
る。上記MO3FETQ33は、上記ブートストラップ
容量CB2によって形成された高電圧がMO5FETQ
34にかかるのを防止するための゛ものである。また、
伝送ゲートMO3FETQ32の出力側と回路の接地電
位点との間には、上記タイミング信号φmaを受けるM
OS F ETQ35が設けられる。
この実施例の動作は、第2のタイミング信号OEOが先
にハイレベルにされると、MOS F ETQ31がオ
ン状態にされて伝送ゲー)MO3FETQ32のゲート
電圧が電源電圧Vcc−Vthのハイレベルにされる。
したがって、MO3FETQ32がオン状態になってい
る。この後、例えば、上記第2のタイミング信号OEO
の遅延信号OE1がハイレベルになる前に、第1のタイ
ミング信号φopがハイレベルになると、MO3FET
Q32におけるゲート、チャンネル間のゲート容量によ
って生じるセルフブートストラップ作用によって、第2
のタイミング信号φopは、レベル損失なく出力タイミ
ング信号φop″ として直ちに送出さ。
れる。また、上記遅延信号OEIが先にハイレベルにさ
れると、上記伝送ゲートMO3FETQ32のゲート電
圧は、Vcc+Vthまで昇圧されているので、第1の
タイミング信号φopのハイレベルに同期して直ちに出
力タイミング信号φoplがハイレベルにされる。
一方、第1のタイミング信号φopが先にハイレベルに
なると、第3図に示したタイミング図のように、遅れて
ハイレベルになる第2のタイミング信号φOEOのハイ
レベルによってMO3FETQ32がオン状態にされる
ので、出力信号φOP′は、Vcc−2Vthまでは上
昇する。そして、遅れてハイレベルになるタイミング信
号OEIによってブートストラップがかかり、伝送ゲー
トMO3−FETQ32(DゲートがVcc+Vthま
で上昇させられるので、出力タイミング信号φOp° 
は、第1のタイミング信号φOpのハイレベルと同じレ
ベルまで上昇させられる。
このように、上記2つのタイミング信号φopとOEと
が順序不同に到来しても、その論理積、言い換えるなら
ば、遅れて到来するタイミング信号に従って(クリティ
カルパスとされ)出力タイミングφop”を発生させる
ものとなる。
〔実施例2〕 第1図には、この発明が適用されたダイナミック型RA
Mの一実施例の回路図が示されている。
同図に示した実施例回路では、nチャンネル間O3FE
Tを代表とするI G F E ’r (I n5ul
atedGate Field Effect Tra
nsistor )を例にして説明する。
1ビツトのメモリセルMCは、その代表としで示されて
いるように情報記憶キャパシタCsと7ドレス選択用M
O3FETQmとからなり、論理“1”、60″の情報
はキャパシタCsに電荷が有るか無いかの形で記憶され
る。
情報の読み出しは、MO3FETQmをオン状態にして
キャパシタCsを共通のデータ線DLにつなぎ、データ
線DLの電位がキャパシタCaに蓄積された電荷量に応
じてどのような変化が起きるかをセンスすることによっ
て行われる。
メモリセルMCを小さく形成し、かつ共通のデータ線D
Lに多くのメモリセルをつないで高集積大容量のメモリ
マトリックスにしであるため、上記キャパシタCsと、
共通データ線DLの浮遊容量Co(図示せず)との関係
は、C3/coの比が非常に小さな値になる。したがっ
て、上記キャパシタCsに蓄積された電荷量によるデー
タ線DLの電位変化は、非常に微少な信号となっている
このような微少な信号を検出するための基準としてダミ
ーセルDCが設けられている。このダミーセルDCは、
そのキャパシタCdの容量値がメモリセルMCのキャパ
シタCsのほぼ半分であることを除き、メモリセルMC
と同じ製造条件、同じ設計定数で作られている。キャパ
シタCdは、アドレッシングに先立って、MO3FET
Qd’によって接地電位に充電される。
上記のように、キャパシタCdは、キャパシタCsの約
半分の容量値に設定されているので、メモリセルMCか
らの読み出し信号のほぼ半分に等しい基準電圧を形成す
ることになる。
センスアンプSAは、上記アドレッシングにより生じる
このような電位変化の差を、タイミング信号(センスア
ンプ制御信号)φpal、φpa2で決まるセンス期間
に拡大するセンスアンプであり(その動作は後述する)
、1対の平行に配置された相補データ線DL、DLにそ
の入出力ノードが結合されている。相補データ線DL、
DLに結合されるメモリセルの数は、検出精度を上げる
ため等しくされ、DL、DLのそれぞれに1個ずつのダ
ミーセルが結合されている。また、各メモリセルMCは
、1本のワード線WLと相補対データ線の一方との交叉
点において結合される。各ワード線WLは双方のデータ
線対と交差しているので、ワード線WLに生じる雑音成
分が静電結合によりデータ線にのっても、その雑音成分
が双方のデータ線対DL、DLに等しく現れ、差動型の
センスアンプSAによって相殺される。
上記アドレッシングにおいて、相補データ線対DL、D
Lの一方に結合されたメモリセルMCが選択された場合
、他方のデータ線には必ずダミーセルDCが結合される
ように一対のダミーワード線DWL、DWLの一方が選
択される。
上記センスアンプSAは、一対の交差結線されたMO3
FETQI、Q2を有し、これらの正帰還作用により、
相補データ線DL、DLに現れた微少な信号を差動的に
増幅する。この正帰還動作は、2段回に分けておこなわ
れ比較的小さいコンダクタンス特性にされたMO3FE
TQ7が比較的早いタイミング信号φpalによって導
通し始めると同時に開始され、アドレッシングによって
相補データ線DL、DLに与えられた電位差に基づき高
い方のデータ線電位は遅い速度で、低い方のそれは速い
速度で共にその差が広がりながら下降していく。この時
、上記差電位がある程度大きくなったタイミングで比較
的大きいコンダクタンス特性にされたMO3FETQB
がタイミング信号φpa2によって導通するので、上記
低い方のデータ線電位が急速に低下する。このように2
段階にわけてセンスアンプSAの動作を行わせることに
よって、上記高い方の電位落ち込みを防止する。
こうして低い方の電位が交差結合MO3FETのしきい
値電圧以下に低下したとき正帰還動作が終了し、高い方
@電位の下降は電源電圧Vccより低く上記しきい値電
圧より高い電位に留まるとともに、低い方の電位は最終
的に接地電位(Ov)に到達する。
上記のアドレッシングの際、一旦破壊されかかったメモ
リセルMCの記憶情報は、このセンス動作によって得ら
れたハイレベル若しくはロウレベルの電位をそのまま受
け取ることによって回復する。しかしながら、前述のよ
うにハイレベルが電源電圧Vccに対して一定以上落ち
込むと、何回かの読み出し、再書込みを繰り返している
うちに論理“0”として読み取られるところの誤動作が
生じる。この誤動作を防ぐために設けられるのがアクテ
ィブリストア回路ARである。このアクティブリストア
回路ARは、ロウレベルの信号に対して何ら影響を与え
ずハイレベルの信号にのみ選択的に電源電圧Vccの電
位にブーストする働きがある。
同図において代表として示されているデータ線対DL、
DLは、カラムスイッチcwを構成するMO3FETQ
3.Q4を介してコモン相補データ線対CDL、CDL
に接続される。他の代表として示されているデータ線対
についても同様なMO3FETQ5.Q6を介してコモ
ン相補データ線対cDL、cl)L、に接続される。こ
のコモン相補データ線対CDL、CDLには、出力アン
プを含むデータ出力バッファDOBの入力端子とデータ
入カバソファDIRの出力端子に接続される。
そして、上記データ出力バッファDOBの出力端子と、
データ入力端子バッファの入力端子とは、共通化された
データ端子I10に接続される。なお、上記データ出力
バッファDOBの入力部にはメインアンプが設けられい
てる。
ロウデコーダ及びカラムデコーダR,C−DCRは、ア
ドレスバッファADBで形成された内部相補アドレス信
号■0〜axi及びLLO〜miをそれぞれ受けて、1
本のワード線及びダミーワード線並びにカラムスイッチ
選択信号を形成してメモリセル及びダミーセルのアドレ
ッシングを行う。
すなわち、アドレスバッファADBは、印加された外部
アドレス信号AXO〜AXiに従9た内部相補アドレス
信号axo 〜axiを形成し、ロウアドレスストロー
ブ信号RASにより形成されたタイミング信号φarに
同期して内部相補アドレス信号をロウデコーダR−DC
Hに送出する。ロウデコーダR−DCRは、この内部相
補アドレス信号axO〜axiとワード線選択タイミン
グ信号φXとを受けて、所定のワード線及びダミーワー
ド線の選択動作を行う。
また、アドレスバッファADHは、印加された外部アド
レス信号AYO〜AYiに従った内部相補アドレス信号
uO−!AJliを形成し、カラムアドレススト−ロー
ブ信号CASにより形成されたタイミング信号φaCに
同期して、それをカラムデコーダC−DCHに送出する
。カラムデコーダC−DCRは、この内部相補アドレス
信号肛0〜LLi と、データ線選択タイミング信号φ
yとを受けてデータ線の選択動作を行う。
タイミング発生回路TGは、特に制限されないが、外部
端子からのロウアドレスストローブ信号RAS、カラム
アドレスストローブ信号σX1゜ライトイネーブル信号
WE及び出力イネーブル信号OEを受けて上記動作に必
要な各種タイミング信号を形成する。このタイミング発
生回路TGのうち、上記データ出力バッファDOBの動
作タイミング信号φop″を形成する回路として、上記
第2図に示したタイミング発生回路が用いられる。
例えば、ライトイネーブル信号WEがハイレベルで、出
力イネーブル信号OEがロウレベルにされいてる通常の
読み出し動作ならば、上記ライトイネーブル信号WEの
ハイレベルによってタイミング信号φinがロウレベル
にされるので、データ入カバソファDIBは出力ハイイ
ンピーダンス状態にされている。この状態では、CAS
系のタイミング信号、言い換えるならば、カラム選択動
作が終了とともに発生するタイミング信号φsa (メ
インアンプの活性化信号)から形成されたタイミング信
号φopのハイレベルに従ってデータ出カバソファDO
Bの活性化タイミング信号φop゛が形成されるので、
上記共通データ線CDL、CDLに得られたメモリセル
からの読み出し信号をデータ端子I10に送出する。ま
た、出力イネーブル信%OEをハイレベルにしておいて
、上記アドレッシングを行った後、言い換えるならば、
メインアンプを動作状態にしてから、この信号ORをロ
ウレベルにすると、これに同期して上記タイミング信号
φop゛がハイレベルにされるので、上記メインアンプ
によって増幅された読み出し信号がデータ端子I10か
ら送出される。
また、通常の書込み動作ならば、出力イネーブル信号O
Eがハイレベルにされているので、上記タイミング信号
φOp゛がロウレベルにされることによってデータ出カ
バソファDOBが出力ハイインピーダンス状態になって
おり、データ入力バッファDIBはライトイネーブル信
号WEのロウレベルに同期してハイレベルにされるタイ
ミング信号φinによって動作状態になるので、上記共
通データ端子I10から供給された書込み信号を共通−
データ線CDL、CDLを介して選択されたメモリセル
に書込むものである。
なお、上記メモリアレイMARYとこれに関連する書込
み/読み出し系の各回路とを複数個設けて、複数ビット
の単位(例えば、4ビツト又は8ビツト)でアクセスす
るものであってもよい。
〔効 果〕
(1)ブートストランプ回路を利用して一方のタイミン
グ信号を昇圧し、この昇圧されたタイミング信号によっ
て動作が制御される伝送ゲートMO3FETを用いて他
方のタイミング信号の出力制御を行うことによって、順
序不同で発生する2つのタイミング信号の論理積(AN
D)に従った出力タイミング信号をレベル損失なく発生
させることができるという効果が得られる。
(2)伝送ゲー)MOSFETと、簡単な昇圧回路とに
よって構成できるから、回路素子数の大幅な削減を図る
ことができるという効果が得られる。
(3)上記伝送ゲー)MOSFETのゲート側に供給さ
れるタイミング信号は、単に伝送ゲー)MOSFETを
駆動するだけでよいので、その素子子イズを小さくする
ことができる。これによって、半導体集積回の高集積度
を達成することができるという効果が得られる。
(4)伝送ゲートMO3FETを用いて、出力タイミン
グ信号を発生させるものであるから、信号伝播遅延時間
を最少にできる。これによって、両速動作化を図ること
が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、ダイナミック
型RAMのデータ出カバソファDOBの動作タイミング
信号の発生回路として使用する場合、伝送ゲー)MO3
FETQ32のゲート側に、CAS系のタイミング信号
φopを供給してその動作制御を行い、出力イネーブル
信号OEによフて形成されたタイミング信号を出力側に
伝送するものであってもよい、また、ダイナミック型R
AMの具体的回路構成は、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〕 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるダイナミック型RA
Mに適用した場合について説明したが、それに限定され
るものでなく、順序不同に到来する2つのタイミング信
号の論理積により出力タイミング信号を発生させるタイ
ミング発生回路として広く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たタイミング発
生回路の一例を示す回路図、 第2図は、この発明に係るタイミング発生回路の一実施
例を示す回路図、 第3図は、第2図に示したタイミング発生回路の動作の
一例を示すタイミング図、 第4図は、この発明が適用されたダイナミック型RAM
の一実施例を示す回路図である。 MC・・メモリセル、DC・・ダミーセル、CW・・カ
ラムスイッチ、SA・・センスアンプ、AR・・アクテ
ィブリストア回路、RC−DCR・・ロウ/カラムデコ
ーダ、ADB・・アドレスバッファ、DOB・・データ
出カバソファ、DrB・・データ入カバソファ、TO・
・タイミング発生回路 代理人弁理士 高橋 明夫 第 1 図 第 2 図 第 3 図 φil+/)/

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1のタイミング信号を伝送する伝送ゲートMO3
    FETQ32と、この伝送ゲートMO3FETQ32の
    ゲートと電源電圧端子との間に設けられ、第2のタイミ
    ング信号を受けて動作するMO8FETQ31と、上記
    伝送ゲートMO3FETQ32のゲートにその一端が接
    続され、他端に上記第2のタイミング信号の遅延信号が
    供給されたブートストラップ容量とを含むことを特徴と
    するタイミング発生回路。 2、上記伝送ゲートMO3FETQ32のゲートと電源
    電圧との間には、ブートストランプ電圧のレベルリミッ
    タ用のダイオード形態のMOSFETが設けられるもの
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のタ
    イミング発生回路。 3、上記伝送ゲートMO5FETQ32の出力側のソー
    ス、ドレイン電極及びゲート電極と回路の接地電位点と
    の間には、リセット信号を受けるMOSFETがそれぞ
    れ設けられ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項記載のタイミング発生回路。 4、上記タイミング発生回路は、入力データ端子と出力
    データ端子とが共通化され、出力イネーブル信号に従っ
    て上記共通化さされたデータ端子を選択的に入力又は出
    力端子として使用する機能を持つダイナミック型RAM
    における出カバソファ回路の動作タイミング信号を形成
    するものであり、上記第1のタイミング信号は、CAS
    系のタイミング信号であり、上記第2のタイミング信号
    は、出力イネーブル信号により形成されるタイミング信
    号であることを特徴とする特許請求の範囲第1、第2又
    は第3項記載のタイミング発生回路。 5、上記共通化されたデータ端子は、複数からなり、多
    ビットの構成の記憶情報の読み出し又は書込みを行うも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の
    半導体記憶装置。
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