JPS6025830B2 - 半導体記憶回路 - Google Patents

半導体記憶回路

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JPS6025830B2
JPS6025830B2 JP52087385A JP8738577A JPS6025830B2 JP S6025830 B2 JPS6025830 B2 JP S6025830B2 JP 52087385 A JP52087385 A JP 52087385A JP 8738577 A JP8738577 A JP 8738577A JP S6025830 B2 JPS6025830 B2 JP S6025830B2
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JP
Japan
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current
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transistors
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word line
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JP52087385A
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JPS5422731A (en
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厚生 堀田
行男 加藤
紀之 本間
邦彦 山口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体記憶回路に関し、主としてバィポーラト
ランジスタを用いたものに関する。
バィポーラトランジス夕を用いたメモリセルとして第1
図に示すような構成が一般に知られている。すなわち、
同図に示すメモリセルは蚤流切替型のものであり、2本
のデータラインそo,,そooにェミッタが接続される
読み出し用トランジスタQ,,Q、情報保持用トランジ
スタQ,′,Qo′、負荷抵抗Rc,,Rco及び、情
報保持電流ls丁を流す定電流源回路5からなり、ワー
ドラインX,とコレクタ点との間にスピードアップ用の
ショットキバリアダィオードあるいは通常のpn接合ダ
イオードD,,Doが挿入されている。なお、データラ
インそo,,Zooに設けられた定電流源回路3,4は
読み出し電流IR供給用である。定電流源回路3,4に
は通常は駆動回路(トランジスタQs,,抵抗友,)、
(トランジスタQs。、抵抗Ro)に印加される基準電
圧Vrdによって接地端子と電源VEE端子との間に電
流IRが流れている。読み出し時には上記トランジスタ
Qs,あるいはQsoがオフにされ、その結果、メモリ
セルからデータラインに電流を供給するようになってい
る。また、トランジスタQx,はワードラインX,のド
ライブ用である。なお、電源は負電源であり、トランジ
スタは全てnpnトランジスタを用いる。また、保持電
流lsTはパワー減少のため比較的小電流例えば約0.
0桝Aに設計され、読み出し電流IRはその10倍の0
.3hAに設計される。かかる構成の回路によると、一
旦書き込まれた情報は情報保持用トランジスタQ,′,
Qo′によって保持され、読み出し時には、データライ
ンクo,,そooに読み出し電流IRを流すことによっ
て保持電流lsTとの切替動作を行い、このときのデー
タラインの電位をセンス増幅回路(図示しない)によっ
て読むことによって行われる。
ところで、上記〆モリセルによると保持状態から読み出
し状態に移る時に保持電圧マージン(メモリセルのコレ
クタ点の電圧Vc,とVcoの差のマージン)が非常に
狭くなる期間が生じ勤作マ−ジン上の問題が生ずる。
この問題を第2図のタイミングチャートとともに更に詳
細に説明する。すなわち、保持状態ではメモリセルの一
方の出力電圧Vc,は約−1.8V、他方の鰭圧Vc。
は約一2.1Vとなっている(このときの電位差はls
T×Rcoの値である)。ワードラインX,が選択され
てメモliセルの電位が高くなると、負荷抵抗Rc,と
Rcoがほぼ同じインピーダンスとなっているためコレ
ク夕電位Vc,,Vcoは相対的に高くなって行く。そ
してやがてデータラインに読み出し電流IRが流れると
メモリセルの一方の出力点の電圧Vc,は約一0.8V
に、他方の出力点の電圧Vcoは約一1.6Vになる。
このときの電位差は約0.8Vで、これはダイオードD
oの順方向電圧降下分である。これは、通常IR×Rc
。>0.8Vとなるように、IRを大きくとって、読み
出しの高速化を計るために、Doがオンするからである
。このように読み出し電流IRが流れた時点ではVc,
とVcoの電位差が約0.8Vと大きく動作マージンが
低下することはない。しかし、読み出し状態に移る直前
では保持電流lsTが極めて小さな値(約0.03mA
)であるためVcoの電位が図中A部分のように基準電
圧V船近くまで達し、不安定となり、誤動作を生じやす
い。かかる問題は特に集積ビット数が多くなり、保持電
流lsTを小さく設計せざるを得なくなったときに著し
い。したがって、本発明の目的とするところは、動作マ
ージンが確保できる半導体記憶回路を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は保持電流が小さくなった場合にも安
定な動作が期待できる半導体記憶回路を提供することで
ある。以下実施例にそって図面を参照して本発明を具体
的に説明する。
第3図に示すように、2本のデータラインそD,,Zo
oにェミッタが接続される読み出し用トランジスタQ,
,Qo、情報保持用トランジスタQ′,,Qo、ワード
ラインX,に接続される負荷抵抗R,,Ro及び、スピ
ードアップ用ダイオードD,,Doによって鷺流切替型
構成のメモリセルMA,を構成する。
実際には例えば4Kビットメモリの場合にはメモリセル
M^,を含めて横の列に64列のメモリセル(M^2〜
M^n)が構成され、縦の行には646のメモリセル(
MB,〜Mn,)がマトリクス状に構成され、結局64
×64=4096ビット構成となるのであるが、この実
施例では説明の便宜上、3本のワ−ドラインX,,X2
,Xnと、6本のデータライン〆oo,そo,,〆,〜
夕4及び、3本の保持電流ライン夕5〜そ7のみを示し
た。そして、各ワードラインX.〜×nに接続されたト
ランジスタQx・〜Qxnはワードライン用ドライバで
あり、選択信号Vx,〜Vxnによって駆動される。ま
た、上記〆モリセルの下端は保持電流lsT供給ライン
そ5〜そ7に接続されており、この保持電流供給ライン
は、それぞれ保持電流lsTを流す定電流源回路6〜8
を介して電源VEEに接続されるとともに、それぞれダ
イオードD2〜D4を介して電流IBを流す定電流源回
路9に共通に接続されている。この保持電流供給ライン
に設けられた回路2(定電流源回路6〜8、ダイオード
D2〜D4、定電流源回路9)は、選択されたメモリセ
ルの立下りを早くするための回路である。すなわち、い
ずれかの行のメモリセル(例えばMA,)が選択される
と、その保持電流供給ライン夕5 の電圧が高くなり、
これによりダイオードD2が導通し、この供給ラインに
641sT+18の電流を流すことによってメモリセル
の立下りを早くし動作スピードを確保する。そして、本
発明の目的を達成するために、各ワードラインX,〜X
nと電源VEE端子との間にダイオード(D^,DB)
,(Dc,Do),(DE,DP)及び定電流源回路1
0〜12を直列接続するとともに、各保持電流供給ライ
ンそ5 〜夕7 にnpnトランジスタQ^〜Qnを設
け、これらのトランジスタQ^〜Qnのェミツ夕を共通
接続し、この共通接続点を定電流源回路13を介して電
源VGE端子に接続し、上記ダイオードD^,DB(D
c,DD),(DE,DF)と定電流源回路10〜12
との接続点と上記トランジスタQ^〜Qnのベースに接
続して竜流切替型回路1を構成する。なお、定電流源回
路13には電流1^を流すものとし、他の定電流源回路
10〜12は上記電流1^の数分の1から約命。の値の
電流IC・〜ICnを流すものとする。また、それぞれ
のダイオードD^〜DPは各トランジスタQ^〜QNが
飽和動作しないようにするためのレベルシフトダイオー
ドである。この回機1を設けることによって、トランジ
スタQ^〜QNは蚤流切替スイッチとしての機能を有し
、ワードラインX,〜×nのうち選択されて最も高い電
位を有するワードラインのメモリセルの行に電流1^を
流し、そこの保持電流が増える(ls,十1^/64)
ためメモリセルの出力点の電位Vc,とVcoの電位差
を大きくすることができる。したがって、動作マージン
が増大する。上述のような構成をとることによって目的
が達成できるわけであるが、この目的達成のためには上
記立下りを早めるための回路2は特に設けなくてもよい
以下、第4図のタイミングチャートを用いて目的が達成
できる理由をさらに詳細に説明する。
例えば、ワードラインX,とX2の関係において説明す
れば、前の動作でワードラインX2が選ばれて、ワード
ラインX,が保持状態のときには、新らしく付加した回
略1の電流1^はワードラインX2のメモリセルに流れ
ており、ワードラインX,のメモリセルの保持電流供給
ラインには保持電流64・lsTのみが流れている。次
に、ワードラインX2の選択が終了して、ワードライン
X,が選択されると、このワードラインX,の電位が高
くなるため、新設回路1内のトランジスタQ^のみがオ
ンとなり、保持電流供給ラインそ5 には保持電流64
・lsTと、切替電流1^とを加えた電流(64・ls
,十1^)が流れる(図中期間toの前後)。このため
、メモリセルの低い方のコレクタ爵位Vcoの電圧降下
が更に大きくなり、高い方のコレクタ電位Vc,との差
が広がる。しかる後読み出し電流IRが供給されると出
力Vc,とVcoの差が一層広がり、読み出し状態とな
る。したがって、従来回路では図中点線A部分のように
低電圧コレクタVcoが基準電位Vref近くまで上昇
したが、本発明ではBの如く平坦になるためVc,とV
coの電位差が大きく動作マージンが向上するものとな
る。このとき、余分に流れる電流は1^だけであり、こ
の電流1^はワードラインX.〜Xnのうち選択された
ライン1行のみに流れるだけであるから、同一マージン
に対し、壬の電流でよく低消費電力の記憶回路が実現で
きるものとなる。大容量の記憶回路程、保持電流が小さ
くなるのが一般であるが、本発明はかかる場合に読み出
し時の動作マージンを確保することができ特に有効なも
のとなる。本発明は上記実施例に限定されず、極々の変
形を用いることができる。
例えば上記実施例ではワードラインX,〜Xnと保持鰭
流供孫舎ラインそ5 〜そ7との間に目的を達成するた
めの回路1を設けたが、第5図に示すように、ワードラ
インドライブ用のトランジスタQx,〜Qxnと保持電
流供給ラインとの間に設けてもよい。
すなわち、ドライブ用トランジスタQx,〜Qxnのベ
ースと電源VEE端子との間にダイオードD^,DB,
DG(DC,D。,DH),(DE,DF,D,)と定
電流源回路10〜12を直列接続し、また、保持電流供
給ライン〆5〜そ7 にnpnトランジスタQ^〜Qn
を設け、そのェミッタを共通接続し定電流源回路13を
介して電源V肌端子に接続する。そして、各トランジス
タQ^,Qnのベースは上記直列接続したダイオードD
^〜DFと定電流源回路10〜12の接続点に接続する
。なお、選択信号を印加するため各ドライブ用トランジ
スタQx,〜Qxnに対してnpnトランジスタQa〜
Qnをそれぞれダーリントン接続し、各トランジスタQ
a〜Qnに選択信号Vx,〜Vxnを印加する。このよ
うにして目的達成の回路14を得ることができる。この
回路では、ドライブ用トランジスタQa〜Qnを設けた
外は上記第3図に示した回路1の構成と全く同機であり
、その動作も同様である。なお、半導体集積化された上
記しベルシフトダイオードは、周知のように寄生抵抗、
寄生容量を有する。これにより、ワードライン(例えば
X,)を選択から非選択に変えるとき、上記トランジス
タ(Q^)は、オン状態にされているため、ワードライ
ンX,の立ち下げは、定電流源回路13によって早く行
なわれ、半導体記憶回路の動作の高速化を図ることがで
きる。本発明は大容量バイポーラ記憶回路に広く利用で
きる。
図面の簡単な説明第1図は従釆の記憶回路の一例を示す
一部回路図、第2図はそのタイミングチャート、第3図
は本発明に係る記憶回路の一実施例回路図、第4図はそ
のタイミングチャート、第5図は、本発明の他例を示す
回路図である。
1...動作マージン保持回路、2・・・スピードアッ
プ用回路、3〜13…定電流源回路、M^.〜M^n,
MB,〜MBn, MN,〜MNn・“メモリセル、Q
x,〜QXn,Q^〜QN,Qa〜Qn,Q,Q.,Q
′,Q,′…トランジスタ、Ro,R,,Rco,Rc
,…抵抗、Do〜D4,′D^〜DF…ダイオード。第
1図第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 択一的に選択される様にされた複数のワードライン
    と、上記複数のワードラインに対応して設けられた複数
    の保持電流ラインと、各ワードラインとこれに対応する
    上記保持電流ラインとに結合された複数のメモリセルと
    、各ワードライン及びこれに対応する上記保持電流ライ
    ンとにそれぞれそのベース及びコレクタが結合された複
    数のトランジスタとを備えてなり、選択されたワードラ
    インの電位に応じてこれに対応する保持電流ラインに供
    給する電流を制御するようにした半導体記憶回路であつ
    て、上記複数のトランジスタの各エミツタは共通の電流
    源に接続されてなることを特徴とする半導体記憶回路。
JP52087385A 1977-07-22 1977-07-22 半導体記憶回路 Expired JPS6025830B2 (ja)

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JPS5422731A JPS5422731A (en) 1979-02-20
JPS6025830B2 true JPS6025830B2 (ja) 1985-06-20

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US4477885A (en) * 1982-01-18 1984-10-16 Fairchild Camera & Instrument Corporation Current dump circuit for bipolar random access memories
JPS59132490A (ja) * 1983-01-20 1984-07-30 Hitachi Ltd 半導体メモリ
JPS60101795A (ja) * 1984-09-28 1985-06-05 Hitachi Ltd 半導体メモリ
JPH01251392A (ja) * 1988-03-30 1989-10-06 Nec Corp 半導体記憶装置

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