JPS6028098A - Memory reading circuit - Google Patents

Memory reading circuit

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JPS6028098A
JPS6028098A JP58134427A JP13442783A JPS6028098A JP S6028098 A JPS6028098 A JP S6028098A JP 58134427 A JP58134427 A JP 58134427A JP 13442783 A JP13442783 A JP 13442783A JP S6028098 A JPS6028098 A JP S6028098A
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JP
Japan
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current
transistor
memory element
circuit
memory
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Pending
Application number
JP58134427A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Nakamura
英夫 中村
Shigeki Masumura
茂樹 増村
Terumi Sawase
沢瀬 照美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6028098A publication Critical patent/JPS6028098A/en
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards

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Abstract

PURPOSE:To read a memory at a high speed with a low detecting current by using the drain voltage of a memory element to control the gate voltage of a switching MOSFET. CONSTITUTION:When a memory element 11 is kept on, the drain current of a drain current cut-off MOSFET21 is approximately equal to the ON current of a current detecting MOSFET25 and set at 1/3-1/5 ON current of the element 11. Then the FET21 is cut in response to the reduction of the outputs of inverters 23 and 24. The FET21 has virtually no subthreshold period and performs a high- speed switching performance.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はメモリ読出し回路に係シ、特に検出電流の少な
い高速読出し回路に好適な電流検出回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a memory read circuit, and particularly to a current detection circuit suitable for a high-speed read circuit with a small detection current.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来の不揮発性メモリ読出し回路は第1図に示すごとく
、インバータを形成するMOS)ランジスタ23.24
と一端がV c cにつながるトランジスタ22で構成
される閉回路でメモリ素子11のドレイン電圧Vnを一
定に保ち、メモリ素子11に流れる電流をトランジスタ
25で電圧に変換しこれをレベル検出回路31.波形整
形回路32を通して出力する方法がとられている。この
回路においてはメモリ素子のドレイン電圧VDを一定に
するためトランジスタ22を十分大きく設定する。
As shown in FIG. 1, a conventional nonvolatile memory readout circuit consists of MOS transistors 23 and 24 forming an inverter.
The drain voltage Vn of the memory element 11 is kept constant through a closed circuit consisting of a transistor 22 whose one end is connected to Vcc, and the current flowing through the memory element 11 is converted into a voltage by the transistor 25, which is then sent to the level detection circuit 31. A method is adopted in which the signal is output through the waveform shaping circuit 32. In this circuit, the transistor 22 is set sufficiently large in order to keep the drain voltage VD of the memory element constant.

そのためメモリ素子11が導通状態ではこの素子のオン
抵抗に対応する直流電流が流れ、本発明の目的である0
MO8)ランジスタで構成する低電力のメモリ読出し回
路に使えない。
Therefore, when the memory element 11 is in a conductive state, a DC current corresponding to the on-resistance of this element flows, which is the object of the present invention.
MO8) Cannot be used in low-power memory read circuits composed of transistors.

電流検出形の読出し回路の他の公知例として第2図の回
路がある。この回路においてはMOS)ランジスタで構
成されるスイッチの共通の出力線をノーマルオン形のM
OS)ランジスタ42 ヲ介して負荷MO843によシ
ミ源に接続する方法である。この回路においてはスイッ
チ411〜412のいずれもオフの場合出力線v+ 、
V2は負荷MO843を介してVccに近づく。トラン
ジスタ42のしきい値電圧になると42がカットオフし
以後■!は一定値となJ)V2のみがVccに上列する
。本回路においではトランジスタ42がカットオフする
と出力線の負荷容量CIへの充電がなくなるので■2は
急速にVccに立上り、比較的少ない充電電流で高速の
読出しができる利点がある。
Another known example of a current detection type readout circuit is the circuit shown in FIG. In this circuit, the common output line of the switch composed of MOS) transistors is connected to the normally-on type M
In this method, the load MO843 is connected to the stain source via the transistor 42 (OS). In this circuit, when all of the switches 411 to 412 are off, the output line v+,
V2 approaches Vcc via load MO843. When the threshold voltage of the transistor 42 is reached, the transistor 42 is cut off and from then on ■! is a constant value.J) Only V2 is above Vcc. In this circuit, when the transistor 42 is cut off, the load capacitance CI of the output line is no longer charged, so that the voltage (2) rapidly rises to Vcc, which has the advantage of allowing high-speed reading with a relatively small charging current.

しかし、この回路においてはVlの電位がトランジスタ
42のしきい電圧に近づくとトランジスタ42のオン抵
抗が犬きくなシ■1の充電速度が遅く、負荷MO843
の充電電流を小さくすることができない。
However, in this circuit, when the potential of Vl approaches the threshold voltage of the transistor 42, the on-resistance of the transistor 42 increases.
It is not possible to reduce the charging current.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は上記従来回路の欠点を改良し、低検出電
流で高速の読出しを可能にするメモリ読出し回路を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a memory read circuit that improves the drawbacks of the conventional circuits and enables high-speed reading with low detection current.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本回路は、電流検出用のトランジスタとメモリ素子への
電流供給トランジスタを共通化し、供給電流をメモリ素
子のオン電流の1/3以下に制限し、電流供給トランジ
スタとメモリ素子の間に電流カット用のスイッチMO8
を挿入し、このMOSトランジスタのゲート電圧をメモ
リ素子のドレイン電圧で制御することにより高速読出し
を可能にしだ回路である。以下実施例によシ、詳細を説
明する。
This circuit uses a common current detection transistor and a current supply transistor to the memory element, limits the supply current to 1/3 or less of the on-state current of the memory element, and uses a current cutoff transistor between the current supply transistor and the memory element. switch MO8
This circuit enables high-speed reading by inserting a MOS transistor and controlling the gate voltage of this MOS transistor by the drain voltage of the memory element. Details will be explained below using examples.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第3図に本発明の一実施例を示す。11は不揮発性メモ
リ素子、21.23はNMOS)ランジスタ、24.2
5はPMO8)ランジスタ、31はレベル検出回路、3
2は波形整形回路で、31゜32は共にインパークの構
成にする。トランジスタ25のオン電流はメモリ素子1
1のオン電流の173〜115になるようなトランジス
タサイズにする。ドレイン電流カット用のMOS)ラン
ジスタ21はメモリ素子11のオン電流に比べて十分大
きな電流を流せるサイズにし、そのゲート電圧はトラン
ジスタ23.24で構成されるインバータの出力で制御
する。またインバータのゲート電圧はメモリ素子のドレ
イン電圧を入れる。電流カット用のトランジスタ21は
トランジスタ25とメモリ素子11で決まるオンレベル
(VOL)よりΔ■だけ高電位でカットオフするように
トランジスタ23.24のサイズを決める。このΔVは
加工及び使用上のVOLのばらつきに対して必ず正の電
圧になるように設定する。ドレイン電圧とドレイン電流
の関係を第4図に示す。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. 11 is a non-volatile memory element, 21.23 is an NMOS) transistor, 24.2
5 is a PMO8) transistor, 31 is a level detection circuit, 3
2 is a waveform shaping circuit, and 31 and 32 both have an impark configuration. The on-current of the transistor 25 is the same as that of the memory element 1.
The transistor size is set so that the on-current of 1 is 173 to 115. The drain current cut MOS transistor 21 is sized to allow a sufficiently large current to flow compared to the on-current of the memory element 11, and its gate voltage is controlled by the output of an inverter composed of transistors 23 and 24. Further, the gate voltage of the inverter is inputted with the drain voltage of the memory element. The size of the transistors 23 and 24 is determined so that the current cutting transistor 21 is cut off at a potential higher than the on level (VOL) determined by the transistor 25 and the memory element 11 by Δ■. This ΔV is set so that it is always a positive voltage regardless of variations in VOL due to processing and use. FIG. 4 shows the relationship between drain voltage and drain current.

以下本回路の動作を説明する。メモリ素子11がオン状
態では第4図のa点で安定する。このとき、トランジス
タ21を十分大きく、又Vz>VOL+ΔVK設定して
おくとVDI = V n = Vat、になる。この
状態でのドレイン電流は電流検出用トランジスタ25の
オン電流IMにほぼ等しく、これをメモリ素子のオン電
流の1/3〜115に設定することで検出電流を低減で
きる。一方立下多速度はVccにチャージされたC2の
電荷とV cutにチャージされたCIの電荷をIMに
よって放電する時間になる。メモリマトリックスのデー
タ線容量C!は検出回路の容it C2にくらべCs 
> C2となるから、立下り時間TtはCtV”t/I
y に比例する。すなわち、トランジスタ21のカット
オフ電圧V c u tを低くおさえることで立下り時
間Ttを短縮できる。
The operation of this circuit will be explained below. When the memory element 11 is in the on state, it is stabilized at point a in FIG. 4. At this time, if the transistor 21 is made sufficiently large and Vz>VOL+ΔVK is set, VDI = V n = Vat. The drain current in this state is approximately equal to the on-current IM of the current detection transistor 25, and by setting this to 1/3 to 115 of the on-current of the memory element, the detected current can be reduced. On the other hand, the falling multi-speed is the time during which the charge of C2 charged to Vcc and the charge of CI charged to Vcut are discharged by IM. Data line capacity of memory matrix C! is the capacity of the detection circuit Cs compared to C2
>C2, so the fall time Tt is CtV"t/I
Proportional to y. That is, by keeping the cutoff voltage V c u t of the transistor 21 low, the fall time Tt can be shortened.

一方、メモリ素子がオフ状態になるとVDI * VD
はそれぞれV cut 、 VCCに充電される。この
ときの立上シ時間Trは(VCut −Vot、 )/
 (C+ +Cz)+(V−Vcut)/Czに比例す
る。この場合、立下シ時間の場合と同様にTrol:v
cut/C!にほぼ比例する。
On the other hand, when the memory element is turned off, VDI * VD
are charged to V cut and VCC, respectively. The startup time Tr at this time is (VCut - Vot, )/
It is proportional to (C+ +Cz)+(V-Vcut)/Cz. In this case, as in the case of falling time, Trol:v
cut/C! is approximately proportional to

一方、V n = V cut付近でのVnと■2の関
係は第5図のごとく設計することができる。すなわち2
3.24で構成されるインバータの論理しきい値をV 
cut付近に設計しておくとVDがV cut近傍で若
干増加するとインバータ出力は急速に減少し、トランジ
スタ21をカットする。この結果、トランジスタ21は
サブスレッショールドの期間がほとんどなく、高速のス
イッチ動作を行ない公知例第2図で示したような、ゲー
ト電圧のスイッチにくらべ高速動作を可能にする。
On the other hand, the relationship between Vn and (2) near Vn=Vcut can be designed as shown in FIG. That is, 2
3.24 The logical threshold of the inverter is V
If it is designed near V cut, when VD increases slightly near V cut, the inverter output will rapidly decrease and the transistor 21 will be cut. As a result, the transistor 21 has almost no subthreshold period and performs a high-speed switching operation, making it possible to operate at a higher speed than a gate voltage switch as shown in the known example shown in FIG.

メモリ素子11と電流検出トランジスタ25のオン電流
に差をつけておくと第4図に示すa点すなわちVOLは
メモリ素子11あるいはトランジスタ25の若干の特性
変動に対して、大きく変化することはない。又、CMO
Sインバータのゲインは非常に高いから、第5図におい
てVcut とVOLの差すなわちΔ■を極端に大きく
しなくてもよい。
If a difference is established between the on-currents of the memory element 11 and the current detection transistor 25, the point a, that is, VOL shown in FIG. Also, CMO
Since the gain of the S inverter is very high, there is no need to make the difference between Vcut and VOL, ie, Δ■, extremely large in FIG.

ΔVを小さくt、、VCt を下げることは前述したご
とく検出回路の動作速度を上げる上で効果がある。
As mentioned above, reducing ΔV and lowering t, VCt is effective in increasing the operating speed of the detection circuit.

メモリ素子11のドレイン電圧VnはVOLとV CI
I t 0間を変化し、公知例の第1図で示したと同様
に不揮発性メモリのドレイン電圧を一定電圧以下におさ
えることができメモリの記憶保持特性を劣化させること
はない。
The drain voltage Vn of the memory element 11 is VOL and VCI.
The drain voltage of the nonvolatile memory can be kept below a certain voltage without deteriorating the memory retention characteristics of the memory, as shown in FIG. 1 of the known example.

以上、説明したごとく、本実施例では電流検出用トラン
ジスタ25のオン電流をメモリ素子のオン電流の1/3
〜115にすることで、消費電力を低減し、又ドレイン
電流カット用のトランジスタ21のゲート電圧をメモリ
素子のドレイン電圧を入力とするインバータ出力で制御
することで、カットオフトランジスタ21を理想的なス
イッチ素子として動作させ、データ線につながる容量性
負荷の充放電電圧を低減し、この結果、検出電流を低減
することで生じる検出スピードの劣化を防ぎ変速な読出
し速度を実現できる特徴がある。
As explained above, in this embodiment, the on-current of the current detection transistor 25 is set to 1/3 of the on-current of the memory element.
~115 to reduce power consumption, and by controlling the gate voltage of the drain current cut transistor 21 with the inverter output that inputs the drain voltage of the memory element, the cutoff transistor 21 can be set to an ideal value. It operates as a switching element to reduce the charging/discharging voltage of the capacitive load connected to the data line, thereby preventing deterioration in detection speed caused by reducing detection current and realizing variable readout speeds.

〔発明の効果〕 □ 本発明は従来のメモリ検出回路にくらべて、消費電力を
1/3〜115に低減し、検出電流の減少による読出し
速度の低下をデータ線の醒圧振幅をゲインの高いスイッ
チ回路によシ制限することで補なって、従来方式と同等
の高速読出しを可能にするメモリ読出し回路を提供する
[Effects of the Invention] □ Compared to conventional memory detection circuits, the present invention reduces power consumption to 1/3 to 115 times, and reduces the readout speed due to a decrease in detection current by increasing the data line wake-up voltage amplitude with a high gain. To provide a memory read circuit which enables high-speed reading equivalent to the conventional system by supplementing the limitation with a switch circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図は従来技術を説明する回路例、第3図は
本発明の回路構成である。第4図は本発明の読出し回路
の動作レベルを示す。第5図はメモリ素子のドレイン電
圧のVcut’付傍でのトランジスタ21のゲートを制
御するインバータ(23゜24)の負荷特性を示す。 第3図において 11・・・不揮発性メモリ素子、25川電流検出用トラ
ンジスタ、21・・・電流カット用トランジスタ、23
.24・・・インバータを構成するNMO8およびPM
O8)ランジスタ、31川レベル検出用インバータ、3
2・・・波形整形用インバータ、cl・・・データ線負
荷容量、C2・・・検出回路容量。 第 1 口 第 2 図 第 3 図 第 4− 図
1 and 2 are circuit examples for explaining the prior art, and FIG. 3 is a circuit configuration of the present invention. FIG. 4 shows the operating levels of the readout circuit of the present invention. FIG. 5 shows the load characteristics of the inverter (23.degree. 24) that controls the gate of the transistor 21 when the drain voltage of the memory element is near Vcut'. In FIG. 3, 11... nonvolatile memory element, 25 current detection transistor, 21... current cut transistor, 23
.. 24...NMO8 and PM that constitute the inverter
O8) Transistor, 31 River level detection inverter, 3
2... Waveform shaping inverter, cl... Data line load capacitance, C2... Detection circuit capacitance. 1st Port 2nd Figure 3 Figure 4- Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、メモリ素子11のドレイン端子に電界効果トランジ
スタ21で構成されるスイッチの一端を接続し、他の一
端を電流検出用電界効果トランジスタ25のソースある
いはドレインに接続し、該トランジスタ25の他の端子
を電源に接続し、電流検出用トラン・ジスタとスイッチ
の接続点の電圧変化をレベル検出回路31によって検出
するメモリ読出し回路において、該スイッチ21のゲー
ト電圧をメモリ素子11のドレインを入力とするインバ
ータの出力で制御することを特徴とするメモリ読出し回
路。 2、上記特許請求範囲第1項において電流検出用トラン
ジスタ25のオン電流をメモリ素子11のオン電流の1
/3〜115に設定したことを特徴とするメモリ読出し
回路。
[Claims] 1. One end of a switch constituted by a field effect transistor 21 is connected to the drain terminal of the memory element 11, and the other end is connected to the source or drain of a current detection field effect transistor 25. In a memory reading circuit in which the other terminal of the transistor 25 is connected to a power source and a voltage change at the connection point between the current detection transistor and the switch is detected by a level detection circuit 31, the gate voltage of the switch 21 is connected to the voltage of the memory element 11. A memory read circuit characterized in that it is controlled by the output of an inverter whose input is a drain. 2. In claim 1 above, the on-current of the current detection transistor 25 is set to 1 of the on-current of the memory element 11.
1. A memory read circuit characterized in that the value is set to /3 to 115.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61187198A (en) * 1985-02-13 1986-08-20 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor memory device
JP2009534782A (en) * 2006-04-24 2009-09-24 エヌエックスピー ビー ヴィ Memory circuit and memory element sensing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57186293A (en) * 1981-05-12 1982-11-16 Fujitsu Ltd Semiconductor storing unit

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