JPS62243194A - Semiconductor sense circuit - Google Patents

Semiconductor sense circuit

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JPS62243194A
JPS62243194A JP61086605A JP8660586A JPS62243194A JP S62243194 A JPS62243194 A JP S62243194A JP 61086605 A JP61086605 A JP 61086605A JP 8660586 A JP8660586 A JP 8660586A JP S62243194 A JPS62243194 A JP S62243194A
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JP
Japan
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differential amplifier
sense
amplifier
dummy
output
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JP61086605A
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Japanese (ja)
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Yasuo Igawa
井川 康夫
Katsue Kawahisa
克江 川久
Atsushi Kameyama
敦 亀山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To attain the high speed operation regardless of the variation in the element characteristic by providing a circuit controlling a sense differential amplifier to bring an optimum bias condition at high speed. CONSTITUTION:The circuits controlling automatically the bias condition of the sense differential amplifier 11 such as a dummy differential amplifier 14, a precharge potential generating circuit 15, a comparator 16 and a reference potential generator 17 are provided. A current source EFET Q25 of a dummy differential amplifier 14 is controlled so that a voltage V01 entering the comparator 16 from the dummy differential amplifier 14 is equal to an output V02 of the reference potential generator 17. Then the control voltage Vc obtained from the comparator 16 is used as the control voltage of the current source EFET Q15 of the sense differential amplifier 11 as it is. Thus, the sense differential amplifier 11 is set automatically to the optimum bias condition at high speed operation at all times.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、微少電位差を検知する半導体センス回路に係
り、特にGaAsメモリに適用して有用なセンス回路に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor sense circuit that detects minute potential differences, and particularly to a sense circuit that is useful when applied to a GaAs memory.

(従来の技術) GaAsメモリは低消費電力で高速性能を有するものと
して期待されている。GaAsメモリを構成する基本回
路として代表的なものは、DCFL (Ω−1rect
  Coupled  F E T  L or+ic
)回路である。半導体メモリの高速性能を達成するため
には、センス回路の高速性を確保することが極めて重要
である。そのためには、一対のビット線の電位差を敏感
に検知する感度と、検知した電位差を高速に増幅する機
能の両面を満足することが必要である。この様な観点か
ら、従来のGaASメモリのセンス回路としては、ビッ
ト線電位の差を検知するセンス用差動増幅器と、その出
力を後段に伝達する高利得増幅器とから構成するものが
用いられてきた。
(Prior Art) GaAs memory is expected to have low power consumption and high-speed performance. A typical basic circuit configuring a GaAs memory is DCFL (Ω-1rect
Coupled F E T L or+ic
) is a circuit. In order to achieve high-speed performance of semiconductor memory, it is extremely important to ensure high-speed performance of the sense circuit. To this end, it is necessary to satisfy both the sensitivity of sensitively detecting the potential difference between a pair of bit lines and the function of rapidly amplifying the detected potential difference. From this point of view, conventional sense circuits for GaAS memories have been constructed from a sense differential amplifier that detects the difference in bit line potential, and a high-gain amplifier that transmits the output to the subsequent stage. Ta.

第3図は、従来のGaASメモリに用いられてきたセン
ス回路の一例である。用いているトランジスタは、ノー
マリ・オン型のMESFET (以下、0FET)とノ
ーマリ・オフ型のMESFET(以下、EFET)であ
る。1はセンス用差動増幅器であり、負荷0FET−Q
l、Q2 、ドライバEFET−Q! 、Q4からなる
二つのインバ゛   −夕と、Q3 、Q4の共通ソー
スに接続された電流源用DFET−Qsとから構成され
ている。負MDFET−Q1.Q2のドレインは共通に
正電f!AVooに接続され、電流源用0FET−Qs
のソースはfi71aiVssに接続されている。ドラ
イバEFET−Q3 、Q4のゲートにそれぞれ一対の
ピット線BLs 、B10が接続される。2.3はこの
センス用差動増幅器1の出力を増幅するインバータ増幅
器であり、負荷DFET−Qs 。
FIG. 3 is an example of a sense circuit used in a conventional GaAS memory. The transistors used are a normally-on MESFET (hereinafter referred to as 0FET) and a normally-off type MESFET (hereinafter referred to as EFET). 1 is a differential amplifier for sense, and the load 0FET-Q
l, Q2, driver EFET-Q! , Q4, and a current source DFET-Qs connected to the common source of Q3 and Q4. Negative MDFET-Q1. The drains of Q2 are commonly positive electric f! Connected to AVoo, 0FET-Qs for current source
The source of is connected to fi71aiVss. A pair of pit lines BLs and B10 are connected to the gates of driver EFET-Q3 and Q4, respectively. 2.3 is an inverter amplifier that amplifies the output of the sense differential amplifier 1, and a load DFET-Qs.

Q8、ドライバEFET−07、Q9により構成されて
いる。
Q8, driver EFET-07, and Q9.

このように構成されたセンス回路の動作は次の通りであ
る。メモリ情報の読出し時には、最初プリチャージされ
て共通電位にあったビット線BL1.BL2 (7)電
位Vt 、 V2 (1)イftLカが下降し始め、そ
の電位差を検知してセンス用差動増幅器1の二つの出力
電位Vl’、V2’ も動き始める。これらの電位が次
段のインバータ増幅器2゜3のしきい値に達することに
より、出力端子0UT1.0UT2の一方が“H′°レ
ベル、他方が°°Lルベルになる。
The operation of the sense circuit configured in this way is as follows. When reading memory information, bit lines BL1. BL2 (7) Potentials Vt and V2 (1) IftL start to fall, and by detecting the potential difference, the two output potentials Vl' and V2' of the sense differential amplifier 1 also start to move. When these potentials reach the threshold of the inverter amplifier 2.degree.3 at the next stage, one of the output terminals 0UT1.0UT2 becomes the "H" level and the other becomes the "L" level.

第4図は、このセンス回路の電位変化の一例の様子を示
す。Vl−V2 =Vtとなったとき、出力電位V2’
がインバータ増幅器2の“H+!レベル入力最小値VH
(liln >以上となり、かつ出力Vl”がインバー
タ増幅器3の°゛L″レベル入力最大!IVL  (I
iaX )以下となって、出力端子0UTr 、0UT
2の電位が有意の情報となる。
FIG. 4 shows an example of potential changes in this sense circuit. When Vl-V2 = Vt, the output potential V2'
is the “H+! level input minimum value VH of inverter amplifier 2
(liln > or more, and the output Vl" is the maximum input level of °L" of the inverter amplifier 3! IVL (I
iaX ) or less, the output terminals 0UTr, 0UT
The potential of 2 becomes significant information.

Vl−V2のとき、Vt ’ −V2 ’ −Vll 
テアル。
When Vl-V2, Vt'-V2'-Vll
Teal.

このようなセンス回路でのセンス速度は、■2′がVa
からVH(sin )に遷移するのに要する時間で決ま
る。この時間を短くするには、Voを第4図に斜線で示
した遷移i1[にできるだけ近付け、しきいta v 
tを小さくするこ、とが好ましい。ところが、GaAs
−MESFETの特性はウェーハ毎、チップ毎に大きく
変動し、そのためVOとインバータ増幅器の遷移領域を
決めるVH(win ) 、 VL  (wax )が
チップ毎に変動する。実際ゲート長1.2μmでしきい
(1!圧−0,5VのDFET、+0.IV(7)EF
ETからなるDCF+−回路を試作すると、チップ間で
しきい値電圧は±50mV程度のバラツキを生じる。
The sensing speed in such a sensing circuit is as follows: ■2' is Va
It is determined by the time required to transition from VH (sin) to VH (sin). In order to shorten this time, make Vo as close as possible to the transition i1[ shown with diagonal lines in Fig. 4, and set the threshold ta v
It is preferable to make t small. However, GaAs
- The characteristics of MESFET vary greatly from wafer to wafer and chip to chip, and therefore VH (win) and VL (wax), which determine the transition region of VO and the inverter amplifier, vary from chip to chip. In fact, the gate length is 1.2 μm and the threshold (1! DFET with voltage -0.5V, +0.IV (7) EF
When a DCF+- circuit consisting of an ET is prototyped, the threshold voltage varies by about ±50 mV between chips.

従って第3図のセンス回路の高速動作を実現するために
は、例えば電源Vssをチップ毎に調整する等の作業が
必要となり、さもなくば動作速度がチップ毎に大きくば
らつき、高速動作ができないチップが多くできてしまう
、という問題があった。
Therefore, in order to realize high-speed operation of the sense circuit shown in Fig. 3, it is necessary to perform work such as adjusting the power supply Vss for each chip.Otherwise, the operating speed will vary greatly from chip to chip, and the chips will not be able to operate at high speed. The problem was that a lot of

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来のGaAsメモリでのセンス回路では
、高速動作を実現しようとするとチップ毎に調整作業を
必要とするか、調整作業をしない場合には動作速度のバ
ラツキが非常に大きいものとなる、という問題があった
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the sense circuit of conventional GaAs memory, in order to achieve high-speed operation, adjustment work is required for each chip, or if adjustment work is not performed, the sense circuit does not work properly. There was a problem in that the speed variations were extremely large.

本発明はこの様な問題を解決し、素子特性のバラツキに
かかわらず高速動作を可能とした半導体センス回路を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such problems and provide a semiconductor sense circuit that can operate at high speed regardless of variations in device characteristics.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、素子特性にバラツキがあったとしても、セン
ス用差動増幅器が高速動作に最適のバイアス条件になる
ように割部する回路を設ける。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a circuit that divides a sense differential amplifier into optimal bias conditions for high-speed operation even if there are variations in element characteristics. will be established.

この様な制御回路としては、先ずセンス用差動増幅器の
後続インバータ増幅器と同じ構造を有し、その入出力端
子を短絡して入力しきいsin圧を基準電位として発生
する基準電位発生器を設ける。
As such a control circuit, first, a reference potential generator is provided which has the same structure as the inverter amplifier subsequent to the sense differential amplifier, and which shorts its input and output terminals to generate an input threshold sin pressure as a reference potential. .

一方、センス用差動増幅器と同じ構造を有し、その二つ
の入力端子に一対の信号線のプリチャージ電位が印加さ
れたダミー用差動増幅器を設ける。
On the other hand, a dummy differential amplifier is provided which has the same structure as the sense differential amplifier and has two input terminals applied with precharge potentials of a pair of signal lines.

そしてこのダミー用差動増幅器の出力と前記基準電位発
生器の出力を比較してその差が零になるようにダミー用
差動増幅器の電流源トランジスタを制御する比較器を設
け、この比較器の出力をそのままセンス用外勤増幅器の
電流源トランジスタを制御する制all電圧として用い
る。
A comparator is provided to compare the output of the dummy differential amplifier and the output of the reference potential generator and control the current source transistor of the dummy differential amplifier so that the difference becomes zero. The output is used as it is as a control voltage for controlling the current source transistor of the sense amplifier.

(作用) 本発明の構成とすれば、センス用差動増幅器の電流源ト
ランジスタによる電流量が自動的に制御され、信号線が
プリチャージ電位にある時のセンス用差動増幅器の出力
電位は後続のインバータ増幅器の入力しきい値電圧に等
しく設定される。
(Function) With the configuration of the present invention, the amount of current by the current source transistor of the sense differential amplifier is automatically controlled, and when the signal line is at the precharge potential, the output potential of the sense differential amplifier is is set equal to the input threshold voltage of the inverter amplifier.

この場合、基準電位発生器はセンス用差動増幅器の後続
インバータ増幅器と同じ構造であり、またダミー用差動
増幅器もセンス用差動増幅器と同じ構造であるから、素
子特性のバラツキがありインバータ増幅器の入力しきい
値電圧がチップ毎に変動したとしても、そのバラツキに
応じて、センス用差動増幅器のプリチャージ電位入力時
の出力電位は常に後続インバータ増幅器しきい値電圧に
等しくなるように制卸される。即ち素子特性の変動にか
かわらず、センス用外勤増幅器は常に高速動作に最適の
バイアス条件に設定される。
In this case, the reference potential generator has the same structure as the inverter amplifier that follows the sense differential amplifier, and the dummy differential amplifier also has the same structure as the sense differential amplifier, so there are variations in element characteristics and the inverter amplifier Even if the input threshold voltage of the inverter varies from chip to chip, the output potential at the time of inputting the precharge potential of the sense differential amplifier is controlled so that it is always equal to the threshold voltage of the succeeding inverter amplifier. Wholesale. That is, regardless of variations in device characteristics, the sense external amplifier is always set to optimal bias conditions for high-speed operation.

(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.

第1図は一実施例のGaASメモリのセンス回路である
。基本回路としてDCFL回路を用いている。センス回
路の主要部をなすセンス用増幅器11は、負荷DFET
−Qs 1.Qs 2 、ドライバEFET−Qs 3
 、Qt 4からなる二つのインバータと電流源用EF
ET−Q1s とがら構成されている。負荷DFET−
Qll、Qs 2のドレインは共通に正電源Vooに接
続され、電流源用EFET−Q1sのソースは負It 
m V s sに接続されている。ドライバEFET−
O!3. Qr 4のゲートに対をなすビット線BLt
 、B10が接続される。このセンス用差動増幅器11
の二つの出力はそれぞれ、インバータ増幅器12.13
の入力端子に接続されている。インバータ増幅器12.
13はそれぞれ、負荷DFET−Qla。
FIG. 1 shows a sense circuit of a GaAS memory according to an embodiment. A DCFL circuit is used as the basic circuit. The sense amplifier 11, which forms the main part of the sense circuit, is a load DFET.
-Qs 1. Qs 2 , driver EFET-Qs 3
, two inverters consisting of Qt 4 and an EF for the current source.
It is composed of ET-Q1s. Load DFET-
The drains of Qll and Qs2 are commonly connected to the positive power supply Voo, and the source of the current source EFET-Q1s is connected to the negative It
Connected to m V s s. Driver EFET-
O! 3. Bit line BLt paired with the gate of Qr4
, B10 are connected. This sense differential amplifier 11
The two outputs of the inverter amplifiers 12 and 13 respectively
is connected to the input terminal of Inverter amplifier 12.
13 are load DFET-Qla.

QlaとドライバEFET−Ql 7 、Qs sによ
り構成される。
It is composed of Qla, driver EFET-Ql7, and Qss.

センス用差動増幅器11のバイアス条件を自動的に制御
する回路として、ダミー用差動増幅器14、プリチャー
ジ電位発生回路15.比較器16および基準電位発生器
17が設けられている。
A dummy differential amplifier 14, a precharge potential generation circuit 15. A comparator 16 and a reference potential generator 17 are provided.

ダミー用差動増幅器14は、センス用差動増幅器11と
同じ設計ルールにより同じ構造をもって形成されたもの
で、負荷0FET−021、Q22、ドライバEFET
−Q23 、Q24からなる二つのインバータと電流源
用EFET−Q2S とから構成されている。プリチャ
ージ電位発生回路15は、プルアップ電位VPLILを
DFET−Q26を介してピット線のプリチャージ電位
Vpを出力するもので、このプリチャージ電位Vpがダ
ミー用差動増幅器14の二つの入力端子に共通に入力さ
れる。基準電位発生器17は、インバータ増幅器12.
13と同じ設計ルール、同じ構造のインバータ増幅器を
構成する負荷0FET−036とドライバEFET−0
37により構成され、その入出力端子を短絡して、入力
しきいIll!電圧VO2を出力するものである。比較
器16は差動増幅器であって、負荷DFET−Q3 s
 、Q32 、ドライバEFET−Q33 、Q34か
らなるインバータと電流源用DFET−Q3sとがら構
成されている。この比較器16の二つの入力端子に、基
準電位発生器17の出力VO2とダミー用差動増幅器1
4の出力Vo sが入力される。そして比較器16の一
方の出力が、ダミー用差初増幅fi14の電流源用EF
ET−025のゲートに制御IIN圧Vcとして与えら
れている。この制wJN圧のループは負帰還回路を構成
しており、後に詳細に説明するようにダミー用差動増幅
器14がら比較器16に入る電圧Va sが基準電位発
生器17の出力V112と等しくなるように、ダミー用
差初増幅2114の1tFll′a用EFET−Q2S
が制御される。
The dummy differential amplifier 14 is formed with the same structure according to the same design rules as the sense differential amplifier 11, and includes the load 0FET-021, Q22, and driver EFET.
It consists of two inverters consisting of -Q23 and Q24 and a current source EFET-Q2S. The precharge potential generation circuit 15 outputs the pull-up potential VPLIL to the pit line precharge potential Vp through the DFET-Q26, and this precharge potential Vp is applied to the two input terminals of the dummy differential amplifier 14. Commonly input. The reference potential generator 17 is connected to the inverter amplifier 12.
Load 0FET-036 and driver EFET-0 constitute an inverter amplifier with the same design rules and the same structure as 13.
37, and its input/output terminals are short-circuited to set the input threshold Ill! It outputs voltage VO2. The comparator 16 is a differential amplifier, and the load DFET-Q3 s
, Q32, an inverter consisting of driver EFETs Q33 and Q34, and a current source DFET-Q3s. The two input terminals of this comparator 16 are the output VO2 of the reference potential generator 17 and the dummy differential amplifier 1.
The output Vos of 4 is input. One output of the comparator 16 is the current source EF of the dummy difference first amplifier fi14.
The control IIN pressure Vc is applied to the gate of ET-025. This control wJN pressure loop constitutes a negative feedback circuit, and as will be explained in detail later, the voltage Vas entering the comparator 16 from the dummy differential amplifier 14 becomes equal to the output V112 of the reference potential generator 17. As shown, 1tFll'a EFET-Q2S of dummy difference first amplification 2114
is controlled.

そしてこの比較器16から得られる制r1!圧Vcがそ
のままセンス用差動増幅器11の1!流源用EFET−
Qlsの制御Il電圧として用いられている。
And the control r1 obtained from this comparator 16! 1 of the sensing differential amplifier 11! EFET for flow source
It is used as the control Il voltage of Qls.

具体的な設計ルールを説明すると、センス用差動増幅器
11の負荷DFET−Qll、Qt□、ダミー用差動増
幅器14の負荷DFET−Q2t。
To explain the specific design rules, the load DFET-Qll, Qt□ of the sense differential amplifier 11, and the load DFET-Q2t of the dummy differential amplifier 14.

Q22、および比較器16の負荷DFET−Q31.Q
32はゲート幅20um、インバータ増幅器12.13
の負荷0FET−Qls。
Q22, and the load DFET-Q31 of comparator 16. Q
32 is a gate width of 20um, inverter amplifier 12.13
Load of 0FET-Qls.

Q+eおよび基準電位発生器17の負荷DFET−Q3
6はゲート幅10μm、プリチャージ電位発生回路15
のDFET−Q26はゲート幅5μmとした。センス用
差動増幅器11のドライバEFET−Ql 3.0+ 
4 、ダミー用差動増幅器14のドライバEFET−Q
23 、Q24および比較器16のドライバEFET−
Q33 、 Q34のゲート幅は20μm、センス用差
動増幅器11およびダミー用差動増幅器14の電流源用
EFET−Q1s、Q2sのゲート幅ハ40 μmとし
、比較器16の電流源用DFET−Q3 Sのゲート幅
も40μmとした。インバータ増幅器12゜13および
基準電位発生器17のドライバEFET−Q17.Qt
9およびQ37のゲート幅は40LtrrLとした。ゲ
ート長は全てEFET、DFETに共通に1.2μmと
した。またしきい1直電II ハD F E T 71
)(−0、5V 、 E F E T カ+0 、1■
となるように設計した。この櫟な設計基準で作った場合
、現在の技術ではチップ間でのしきい値電圧のバラツキ
は±50mV程度になる。
Q+e and reference potential generator 17 load DFET-Q3
6 is a precharge potential generation circuit 15 with a gate width of 10 μm.
The gate width of DFET-Q26 was 5 μm. Driver EFET-Ql of sense differential amplifier 11 3.0+
4. Driver EFET-Q of dummy differential amplifier 14
23, Q24 and comparator 16 driver EFET-
The gate widths of Q33 and Q34 are 20 μm, the gate widths of the current source EFET-Q1s and Q2s of the sense differential amplifier 11 and the dummy differential amplifier 14 are 40 μm, and the gate width of the current source DFET-Q3S of the comparator 16 is 40 μm. The gate width was also 40 μm. Inverter amplifier 12°13 and reference potential generator 17 driver EFET-Q17. Qt
The gate width of 9 and Q37 was set to 40LtrrL. The gate length was set to 1.2 μm for all EFETs and DFETs. Matashikii 1 Direct Electricity II HaD F E T 71
) (-0, 5V, E F E T +0, 1■
It was designed to be. When manufactured according to this strict design standard, with current technology, the variation in threshold voltage between chips is about ±50 mV.

次に第1図のセンス回路の動作を説明する。基準電位発
生器17はインバータ増幅器の入出力端子を短絡したも
のであるが、このインバータ増幅器の入力−出力トラン
スファ特性は第2図の通りである。入力端子と出力端子
が短絡されているから、その出力電位Vo 2は斗うン
スファ特性の遷移領域の中心である入力しきい値電圧と
なる。この出力Vo 2は第4図のしきい値電圧V[に
相当するが、これは素子特性のバラツキによりチップ毎
に異なる。一方、ダミー用差動増幅器14は、例えば昇
任回路からのプルアップ電位Vpu+−を用いて得られ
るビット線プリチャージ電位Vρが二つの入力端子に共
通に入力されており、ビット線が待機状態の出力に相当
する出力Vo+を出す。
Next, the operation of the sense circuit shown in FIG. 1 will be explained. The reference potential generator 17 is an inverter amplifier whose input and output terminals are short-circuited, and the input-output transfer characteristics of this inverter amplifier are as shown in FIG. Since the input terminal and the output terminal are short-circuited, the output potential Vo2 becomes the input threshold voltage, which is the center of the transition region of the double spectrum characteristic. This output Vo2 corresponds to the threshold voltage V[ shown in FIG. 4, but this differs from chip to chip due to variations in element characteristics. On the other hand, in the dummy differential amplifier 14, the bit line precharge potential Vρ obtained using, for example, the pull-up potential Vpu+- from the promotion circuit is commonly input to two input terminals, and the bit line is in a standby state. Output Vo+ corresponding to the output.

この出力VOtは第4図におけるVaに相当するが、こ
の値も素子特性のバラツキによりチップ毎に異なる。比
較器16はこれらの二つの出力VO1とVO2を比較し
てその結果を制御l11!!圧Vcとして出力する。前
述のようにセンス回路の^速化のためにはVO1がVa
 2と等しくなることが好ましいが、この制御回路では
この条件を満たすように制御電圧Vcが出力される。即
ちいま、基準電位発生器17の出力Vo 2が正方向に
シフトしたとすると、比較器16から得られる制御IN
圧Vcは低下する。この結果ダミー用差動増幅器14の
電流[EFET−Q2 Sの電流量が減少し、ドライバ
EFET−Q23 、Q24のゲート・ソース間電圧V
gsが低下する。一方、ドライバEFET−Q23 、
Q24のゲート電位はプリチャージ電位Vρ一定である
から、結局ドライバEFET−Q23 、Q24の共通
ソース電位が上昇する。この共通ソース電位の上昇に伴
ってこのダミー差動増幅器14の出力Vo 1は上昇す
る。
This output VOt corresponds to Va in FIG. 4, but this value also differs from chip to chip due to variations in element characteristics. Comparator 16 compares these two outputs VO1 and VO2 and controls the result l11! ! It is output as pressure Vc. As mentioned above, in order to speed up the sense circuit, VO1 must be Va.
Although it is preferable that Vc be equal to 2, this control circuit outputs the control voltage Vc so as to satisfy this condition. That is, if the output Vo 2 of the reference potential generator 17 shifts in the positive direction, the control IN obtained from the comparator 16
Pressure Vc decreases. As a result, the current amount of the dummy differential amplifier 14 [EFET-Q2S] decreases, and the gate-source voltage V of the driver EFET-Q23 and Q24 decreases.
gs decreases. On the other hand, driver EFET-Q23,
Since the gate potential of Q24 is constant at the precharge potential Vρ, the common source potential of the driver EFETs Q23 and Q24 eventually rises. As the common source potential rises, the output Vo 1 of the dummy differential amplifier 14 rises.

この様に制御電圧■。が負帰還効果を持つ結果、比較器
16の利得が大きい場合には、基準電位発生器17の出
力Va 2のバラツキに拘らず、常にVo l −VO
2の状態で安定する。そしてこの比較器16から得られ
る制ttom圧Vcがそのままセンス用差動増幅器11
の電流源用E、FET−01sのゲートにも供給されて
いるから、センス用差動増幅器11は常に高速動作に最
適のバイアス条件に自動的に設定されることになる。
In this way, the control voltage ■. As a result of having a negative feedback effect, when the gain of the comparator 16 is large, regardless of the variation in the output Va 2 of the reference potential generator 17, Vol - VO is always
Stable in state 2. The control pressure Vc obtained from this comparator 16 is directly applied to the sensing differential amplifier 11.
Since the current source E is also supplied to the gate of FET-01s, the sense differential amplifier 11 is always automatically set to the optimal bias condition for high-speed operation.

以上のようにしてこの実施例によれば、GaAs−ME
SFETを用い従ってそのしきいmg圧に大きいバラツ
キがある場合にも、センス回路は常に高速動作のための
最適動作点で機能することになる。この様な機能が得ら
れるためには、ダミー用差動増幅器14を構成する素子
の特性がセンス用差動増幅器11を構成する素子の特性
と同一であり、かつインバータ増幅器12.13を構成
する素子の特性と基準゛選位発生器17を構成する素子
の特性が同一であることが前提となるが、実際この様に
することは、メモリ回路のレイアークトにおいて、ダミ
ー回路と実回路を近接して配置することにより容易に可
能である。
As described above, according to this embodiment, GaAs-ME
Even if SFETs are used and therefore there are large variations in their threshold mg pressures, the sense circuit will always function at the optimum operating point for high speed operation. In order to obtain such a function, the characteristics of the elements constituting the dummy differential amplifier 14 must be the same as those of the elements constituting the sense differential amplifier 11, and the characteristics of the elements constituting the sense differential amplifier 11 must be the same, and the inverter amplifiers 12 and 13 must have the same characteristics. It is assumed that the characteristics of the elements and the characteristics of the elements constituting the reference position generator 17 are the same, but in reality, doing this means that the dummy circuit and the actual circuit are placed close to each other in the layout of the memory circuit. This is easily possible by arranging the

本発明は上記実施例に限られるものではない。The present invention is not limited to the above embodiments.

例えば実施例ではGaAsメモリのセンス回路を説明し
たが、S1メモリなど他のメモリ回路にも同様に本発明
を適用することができる。特に特性にバラツキが多いl
vl E S F E Tを用いた場合に有効である。
For example, in the embodiment, a sense circuit of a GaAs memory has been described, but the present invention can be similarly applied to other memory circuits such as an S1 memory. In particular, there are many variations in characteristics.
This is effective when using vlESFET.

また実施例ではメモリの情報読出しを行なうセンス回路
を説明したが、本発明のセンス回路はメモリI!積回路
内の他の部分あるいは各種論理集積回路内で同様の原理
で微少電位差検知を行なうためのセンス回路として有用
である。
Further, in the embodiment, a sense circuit for reading information from a memory has been described, but the sense circuit of the present invention is a memory I! It is useful as a sense circuit for detecting minute potential differences based on the same principle in other parts of integrated circuits or in various logic integrated circuits.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、素子特性にバラツキ
があったとしても常に自動的に最適バイアス条件に設定
されて高速動作可能としたセンス回路を提供することが
できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sense circuit that is always automatically set to the optimum bias condition and capable of high-speed operation even if there are variations in element characteristics.

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

第1図は本発明の一実施例のGaASメモリにおけるセ
ンス回路を示す図、第2図はその基準電位発生器を構成
するインバータのトランスファ特性を示す図、第3図は
従来のセンス回路を示す図、第4図はその動作特性を示
す図である。 11・・・センス用差助増幅器、12.13・・・イン
バータ増幅器、14・・・ダミー用差動増幅器、15・
・・プリチャージ電位発生回路、16・・・比較器、1
7・・・基準電位発生器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 0   0.2   0.4   0.6゜入力 Cv
) 第2図
FIG. 1 is a diagram showing a sense circuit in a GaAS memory according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing transfer characteristics of an inverter constituting the reference potential generator, and FIG. 3 is a diagram showing a conventional sense circuit. 4 are diagrams showing its operating characteristics. 11...Sense differential amplifier, 12.13...Inverter amplifier, 14...Dummy differential amplifier, 15.
...Precharge potential generation circuit, 16...Comparator, 1
7...Reference potential generator. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue0 0.2 0.4 0.6゜Input Cv
) Figure 2

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)同電位にプリチャージされた一対の信号線の電位
差を検知するセンス用差動増幅器と、この差動増幅器の
出力段に設けられたインバータ増幅器と、このインバー
タ増幅器と同じ構造を有し、その入出力端子が短絡され
て基準電位を出力する基準電位発生器と、前記センス用
差動増幅器と同じ構造を有し、その二つの入力端子に前
記一対の信号線のプリチャージ電位が共通に印加された
ダミー用差動増幅器と、このダミー用差動増幅器と前記
基準電位発生器の出力を比較してその差が零になるよう
に前記ダミー用差動増幅器の電流源トランジスタを制御
すると同時に、前記センス用差動増幅器の電流源トラン
ジスタを制御する比較器とを備えたことを特徴とする半
導体センス回路。
(1) A sense differential amplifier that detects the potential difference between a pair of signal lines precharged to the same potential, and an inverter amplifier provided at the output stage of this differential amplifier, which has the same structure as this inverter amplifier. , has the same structure as the reference potential generator whose input/output terminals are short-circuited to output a reference potential, and the sense differential amplifier, and the precharge potential of the pair of signal lines is common to the two input terminals. A dummy differential amplifier applied to the dummy differential amplifier is compared with the output of the dummy differential amplifier and the reference potential generator, and the current source transistor of the dummy differential amplifier is controlled so that the difference becomes zero. A semiconductor sense circuit characterized in that it also includes a comparator that controls a current source transistor of the sense differential amplifier.
(2)前記信号線がGaAsメモリのビット線であり、
前記センス用差動増幅器、ダミー用差動増幅器、インバ
ータ増幅器、基準電位発生器および比較器はDCFL回
路を用いて構成されている特許請求の範囲第1項記載の
半導体センス回路。
(2) the signal line is a bit line of a GaAs memory;
2. The semiconductor sense circuit according to claim 1, wherein the sense differential amplifier, dummy differential amplifier, inverter amplifier, reference potential generator, and comparator are constructed using a DCFL circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7626422B2 (en) 2004-10-08 2009-12-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Output driver and method thereof

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