JPS61278098A - メモリ回路 - Google Patents

メモリ回路

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JPS61278098A
JPS61278098A JP60120193A JP12019385A JPS61278098A JP S61278098 A JPS61278098 A JP S61278098A JP 60120193 A JP60120193 A JP 60120193A JP 12019385 A JP12019385 A JP 12019385A JP S61278098 A JPS61278098 A JP S61278098A
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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】 〔発明の概要〕 多量のランダムなデータの書込み、読出しを高速に行う
SRAMで、データ入力回路、書込み制御回路、ビット
線信号のレベル変換回路にバイポーラトランジスタを用
いることを特徴とし、その目的はメモリセルへの書込み
、読出しを小振幅信号で行うことにより、さらには、大
きな負荷容量を駆動する回路に電流駆動力の大きいバイ
ポーラトランジスタを用いることにより、高速なスタテ
ィックRAMを構成することをねらった同一基板上にM
OSトランジスタとバイポーラトランジスタを集積化し
たMOS・バイポーラ複合回路を用いたECLコンパチ
ブルSRAM0 〔従来の技術〕 マトリクス状に配置されたメモリセルに、高速にデータ
を書込み、読出す従来のMOS SRAM の実施例を
第5図に示す。第3図のMOS SRAMは、 アドレ
スバッファ・デコーダ回路1.メモリセルアレイ2.ビ
ット線プルアップ回路3.書込み制御回路4.ビット線
信号のレベルシフト回路5.データ線プルアップ回路6
.データ入力回路7.センスアンプ8.出力バッファ回
路9が同一基板上に集積化されている。電源電圧は、高
電位電源Vcc ” OV 、低電位電源11v = 
−5,2Vである。アドレスバッファ・デコーダ回路1
は、ECL入力信号(高レベル−0,8V、低レベル−
1,6V)A、〜AkをMOSレベル(高レベルOV、
低レベル−5,2T’)K変換1゜て、行選択信号(ワ
ード線選択信号) WL、〜WLrbと列選択信号(ビ
ット線選択信号)CI−C飢を発生して、メモリセルの
番地を指定する回路である。
メモリセルアレイ2は、メモリセルがマトリクス状(n
行m列)に配置されておシ、アドレスバッファ・デコー
ダ回路1で指定されたメモリセルに入力データが保持さ
れる。メモリセルは、第4図に示すように2個の負荷4
1.42と4個のMOS )ランジスタTIO+ Tl
l r TI2 r TI3  からなるフリップフロ
ップ回路で構成されておシ、負荷41.42としては抵
抗わるいはゲートが同一側の駆動トランジスタのゲート
に接続されたpチャネル7110S)ランジスタで構成
される。ビット線プルアップ回路3は、データの読出し
時にメモリセルの出力レベルを決定する回路であl)、
MOSトランジスタT、 、 T、で構成され(ここで
は、第1列について説明する。)、そのソースは高電位
電源V。0に接続され、そのドレインはそれぞれビット
線対に接続され、そのゲートには低電位電源V□が接続
されている。書込み制御回路4は、ビット線列を選択し
てメモリセルに入力データの書込みを行う回路であわ、
MOSトランジスタのトランスファゲートで構成される
MOS )ランジスタTs、 T番はトランスフナゲー
トであす、MOSトランジスタT、 、 T、のドレイ
ンは、それぞれビット線対に接続され、そのソースはデ
ータ入力対り、ユ、更iに接続され、各ゲートには、列
選択信号と外部書込み制御信号とのAND論理をとった
書込み制御信号WE、が入力される。ビット線信号のレ
ベルシフト回路5とデータ線プルアップ回路6は、デー
タの読出し時に後段のセンスアンプ回路8を高速に動作
させるために、ビット線信号をレベルシフトする回路で
ある。ビット線信号のレベルシフト回路5は、MOSト
ランジスタT、。
T6. T、で構成され、MOS )ランジスタT、 
、 T6のドレインは、それぞれデータ線対に接続され
、MOSトランジスタT、 、 T6のゲートは、それ
ぞれビット線対に接続され、MOSトランジスタT、 
、 T6のソースはMOSトランジスタTqのドレイン
に接続されている。また、MOSトランジスタT7のソ
ースは、低電位電源”IIgに接続されておシ、そのゲ
ートには列選択信号CIが入力される。データ線プルア
ップ回路6は、MOSトランジスタT、 ’、 Toで
構成され、各ソースは高電位電源V。0に接続され、各
ドレインはデータ線対り、Dに接続され、各ゲートは低
電位電源VR8に接続されている。データ入力回路7は
、’ ECLレベルの外部データ入力D工、をMOSレ
ヘレベ内部データ入力Di、、、 Di、に変換する回
路である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のように、従来のSRAMはMOS )ランジスタ
を用いて構成しているために、データの書込み時に、 (1)小振幅の入力データ信号を、データ入力回路で大
振幅に増幅してメモリセルに書込むため、大振幅に増幅
する分だけ遅延時間が増大する。
(2)書込み制御回路にトランスファゲートを用いるた
め、ビット線の負荷容量に依存して遅延時間が増大する
データの読出し時に、 (3)  ビット線の信号レベルをMOf; )ランジ
スタで構成した差動増幅回路でレベルシフトするため、
データ線の負荷容量に依存して遅延時間が増大する。
等の欠点があった。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は従来の欠点を除去するため、メモリ回路の各列
を、列選択時に第1の電源でビット線を駆動し、列非選
択時に第2の電源でビット線を駆動するプルアップ回路
、メモリセル、データの読出し時にビット線信号をレベ
ルシフトするレベル変換回路、データの読出し時にビッ
ト線信号の低レベルを第2の電源レベルにレベルシフト
する読出し加速回路、ビット線の電流切り換えによりメ
モリセルにデータの書込みを行う書込み制御回路、およ
び外部データ信号を相補信号に変換してレベルシフトを
行うデータ入力回路で構成したことを特徴とする。
〔作 用〕
本発明は、データ入力回路、書込み制御回路。
ビット線信号のレベル変換回路にバイボ宕ラン。
ジスタを用い、メモリセルへの書込み、読出しを小振幅
信号で行うことにより、さらには、大きな負荷容量を駆
動する回路に電流駆動力の大きいバイボーラトランジス
タを用いることにより、高速なスタティックRAMを構
成することができる。以下図面により説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例であって、10はビット線プル
アップ回路、11はビット線のレベル変換回路、12は
読出し加速回路、13は書込み制御回路、14はデータ
入力回路である。 ここでは、第1列について説明する
。ビット線プルアップ回路10は、MOS )ランジス
タTI4 r Tlff + Ti1l r Ti7で
構成され、MOS )ランジスタTI6+ Tlffの
ソースは、第1の電源V。+ (−0’、8 V )に
接続され、MOS トランジスタT、6. T、り の
ドレインはビット線対とMOSトランジスタTI4 +
 7’!5  のドレインに接続されている。
また、MOSトランジスタT□+Tl1f  のソース
は、第2の電源V引(−1,6V )に接続されてい名
。MOSトランジスタT□+ Tlff r Tj’6
 +’TI”Fのゲートには、列選択信号C1が入力さ
れる。ビット線信号のレベル変換回路11は、バイポー
ラトランジスタQt 、 Qaで構成され、バイポーラ
トランジスタQ+ 、 Q2のコレクタは第5の電源V
。o(OV)に接続され、各ベースはビット線対BL 
、BLに接続され、エミッタはデータ線対り、Dに接続
されている。読出し加速回路12は、バイポーラトラン
ジスタQs 、 Qaで構成され、バイポーラトランジ
スタQ3.Q4のコレクタは第3の電源V。0(OT’
)  に接続され、ベースには外部書込み信号の反転論
理をとった内部読出し信号REが入力され、各エミッタ
にはビット線対BL、BLが接続されている。書込み制
御回路13は、バイポーラトランジスタ(h 、 Qa
で構成され、バイポーラトランジスタQ!l 、 Qs
のコレクタはビット線対BL。
BLに接続され、ベースには列選択信号と外部書込み信
号とのAND論理をとった書込み信号WE、が入力され
、エミッタはデータ線対Din、 D;に接続されてい
る。データ入力回路14は、外部データ入力D□9を相
補信号に変換して、該信号をレベルシフトして内部デー
タ入力D6nr Dinを発生する回路であり、相補信
号発生回路15とレベルシフト回路で構成され、レベル
シフト回路は、バイポーラトランジスタQ?、  直列
接続されたダイオード病〜D、、抵抗R8の直列接続と
、バイポーラトランジスタQ8 +直列接続されたダイ
オードD、〜D8.抵抗R4の直列接続で構成される。
 バイポーラトランジスタQt、QBのコレクタは、第
3の電源V。0(OV)に接続され、抵抗R,、R,は
第4の電源Vmu (−5,27)に接続されている。
第2図はプルアップ回路の第2の実施例であって、書込
み制御回路13のバイポーラトランジスタQ、、Q6の
飽和を防ぐために、MOSトランジスタT201 T2
1  と並列にダイオードD0〜DI2 r Z)+s
〜D16を接続した回路である。
第1図によυ本発明の動作説明を行う一8以下では、第
1列について動作説明を行う。
まず、書込み動作を説明する。
アドレスバッファ・デコーダ回路1により、データを書
込むメモリセルの番地が決定すると、書込み制御回路1
3に入力する書込み信号WE、 (約Dinレベル)に
よって、バイポーラトランジスタQII。
Q6のベース電圧が上昇する。このとき、バイポーラト
ランジスタQσr 06のベース電圧とエミッタ電圧(
内部データ入力Din、Din )のどちらか一方の電
位差がバイポーラトランジスタのビルトイン電圧以上と
なるため、バイポーラトランジスタOff。
Q6のいずれか一方が導通してビット線に大振幅信号(
高レベルov、低しベル約WEルベル)が発生し、メモ
リセルへの書込みが可能になる。
つぎに、読出し動作を説明する。
アドレスバッファ・デコーダ回路1により、データを読
出すメモリセルの番地が決定すると、読出し加速回路1
2に読出し信号RE (−0,8V )  が入力され
るので、ビット線の信号レベルカー 1.6Vvc上昇
する。また、ビット線プルアップ回路10に列選択信号
CIが入力されるため、MOSトランジスタT16+ 
TI’Fによるプルアップ動作を開始し、選択されたセ
ルの低電位電源にビット線を通して電流が流れるため、
ビット線には高レベルの小振幅信号(高レベル−o、s
y、低レベル−1,6V以上)が発生する。ビット線に
発生した小振幅信号は、ビット線のレベルシフトを行う
レベル変換回路11と抵抗R,、R,によりバイポーラ
トランジスタQl +Q2のビルトイン電圧だけレベル
シフトされ、データ線にその信号が発生する。データ線
に発生した小振幅信号は、センスアンプ回路8とECL
出力回路9を通して、ECLレベルが発生する。
このとき、非選択列のメモリセルのビット線は、ビット
線プルアップ回路10で−1,6V に固定されるので
、データ線には選択されたメモリセルの情報だけが現れ
る。
上記のように本発明のSRAMは、小振幅の外部データ
入力(ECLレベル)を大振幅(MOSレベル)の内部
データ入力に変換せずに、レベルジットするだけでメモ
リセルへの書込みが可能になるので、入力データの書込
みを高速に行うことができる。
また、負荷容量が大きくなるビット線やデータ線をバイ
ポーラトランジスタで駆動するので、MOSトランジス
タに比べて高速化が可能となる。
ryesの効牙υの口順声町二 以上説明したように本発明のSRAMは、小振幅(EC
Lレベル)の外部データ信号を大振幅(MOSレベル)
に増幅せずに、小振幅の入力信号のままメモリに書込む
ことができるので、書込み動作の高速化がはかれる。ま
だ、負荷容量の大きいビット線とデータ線をバイポーラ
トランジスタで駆動するため、従来のMOSトランジス
タに比べて、高速化がはかれるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるMOS SRAMの実施例、第2
図は本発明によるプルアップ回路の第2の実施例、 第3−は従来のMOS SRAM 。 第4図は第3図のメモリセル形式を示したものである。 1ニアドレスバツフア・デコーダ回路 2:メモリセルアレイ 3ニブルアップ回路(1) 4:書込み制御回路(11 5:ビット線のレベルシフト回路(1)6:データ線駆
動回路(1) 7:データ入力回路(1) 8;センスアンプ 9:出カバソファ回路 10:ビット線プルアップ回路(2) 11:ビット線のレベル変換回路(2)12:読出し加
速回路 15:書込み制御回路(2) 14:データ入力回路(2) 15:相補信号発生回路 16:プルアップ回路(3) 41.42  :負荷 T1〜T2. : MOS )ランジスタQI−Qs 
:バイボーラトランジスタD!〜D、6:ダイオード R,WR,:抵抗 Vo。=第3の電源(OV) V88:第4の電源(−5,2V) Vol:第1の電源(−0,8V) V81:第2の電源(−1,6V) Ci (i=1.?FL)  :列選択信号WEi(i
=1.m) :書込み信号 RE:読出し信号 A1〜Akニアドレス入力信号 D力性:外部データ入力信号 Din、仄i  :内部データ入力信号WL、〜WLk
  :行選択信号 BL、BL   :ビット線対 り、D    :データ線対 VBO’センスアンプの出力 Voyr     : ECL出力 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 玉蟲久五部(外2名)、 匂〕)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マトリクス状に配置されたメモリセルにランダム
    なデータの書込み、読出しを行うメモリ回路において、
    前記メモリ回路の各列に、前記列選択時にビット線を第
    1の電源により駆動し、列非選択時にビット線を第2の
    電源により駆動するビット線プルアップ回路と、前記マ
    トリクス状に配置される複数のメモリセルと、前記デー
    タを読出すときビット線信号のレベルをシフトするビッ
    ト線のレベル変換回路と、前記データを読出したとき前
    記ビット線信号の低レベルを前記第2の電源レベルに上
    昇する読出し加速回路と、前記メモリセルにデータを書
    込むときビット線の電流を大振幅信号により電流切り換
    えを行う書込み制御回路と、外部データ入力信号を相補
    信号に変換しレベルシフトを行い内部データ入力相補信
    号を発生するデータ入力回路と、を備えてなるメモリ回
    路。
  2. (2)前記ビット線プルアップ回路は、第1、第2、第
    3、第4の電界効果トランジスタにより構成し、該第1
    、第2の電界効果トランジスタのソースを第1の電源に
    接続し、該第1、第2の電界効果トランジスタのドレイ
    ンをそれぞれ該第3、第4の電界効果トランジスタのド
    レインとビット線対に接続し、該第3、第4の電界効果
    トランジスタのソースを前記第2の電源に接続し、該第
    1、第2、第3、第4の電界効果トランジスタのゲート
    に列選択信号を入力してなり、前記データ入力回路は、
    相補信号発生回路とレベルシフト回路により構成し、該
    レベルシフト回路は、第1のバイポーラトランジスタと
    直列接続された複数のダイオードと第1の抵抗の直列回
    路と、第2のバイポーラトランジスタと直列接続された
    複数のダイオードと第2の抵抗の直列回路とを並列接続
    して構成し、該第1および第2のバイポーラトランジス
    タと直列接続された複数のダイオードのカソード側をそ
    れぞれ相補信号の出力端子とし、該相補信号回路は、外
    部データを入力し、相補信号の2出力をそれぞれ該レベ
    ルシフト回路の第1および第2のバイポーラトランジス
    タのベースに入力してなり、前記書込制御回路は、第3
    、第4のバイポーラトランジスタにより構成し、該第3
    、第4のバイポーラトランジスタのコレクタをビット線
    対に接続し、該第3、第4のバイポーラトランジスタの
    ベースに書込み信号を入力し、該第3、第4のバイポー
    ラトランジスタのエミッタにそれぞれデータ入力対を接
    続してなり、前記ビット線のレベル変換回路は、第5、
    第6のバイポーラトランジスタにより構成し、該第5、
    第6のバイポーラトランジスタのコレクタを第5の電源
    に接続し、該第5、第6のバイポーラトランジスタのベ
    ースにビット線対を接続し、 該第5、第6のバイポーラトランジスタのエミッタをデ
    ータ線対に接続してなり、前記読出し加速回路は、第7
    、第8のバイポーラトランジスタにより構成し、該第7
    、第8のバイポーラトランジスタのコレクタを該第3の
    電源に接続し、該第7、第8のバイポーラトランジスタ
    のベースに高レベルが前記第2の電源レベルとなる読出
    し信号を入力し、該第7、第8のバイポーラトランジス
    タのエミッタをビット線対に接続してなることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のメモリ回路。
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