JPS63261597A - Mos・バイポ−ラ複合マルチプレクサ回路を備えた半導体メモリ装置 - Google Patents

Mos・バイポ−ラ複合マルチプレクサ回路を備えた半導体メモリ装置

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JPS63261597A
JPS63261597A JP62096695A JP9669587A JPS63261597A JP S63261597 A JPS63261597 A JP S63261597A JP 62096695 A JP62096695 A JP 62096695A JP 9669587 A JP9669587 A JP 9669587A JP S63261597 A JPS63261597 A JP S63261597A
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mos
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Takakuni Douseki
隆国 道関
Yasuo Omori
康生 大森
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は1MO8・バイポーラ複合マルチプレクサ回路
を備えた半導体メモリ装置に係り、特に、同一基板上に
MOSトランジスタとバイポーラトランジスタを集積化
して、多量のランダムなデータの書込み、読出しを高速
に行うスタティック型RAM (ランダム・アクセス・
メモリ)に関する。
〔従来の技術〕
従来のスタティック型MO8−RAMの書込み、読出し
回路の構成例を第3図に示す。この第3図回路は、メモ
リセルアレイ1.ビット線プルアップ回路2.コラムア
ンプ回路3,3′、書込み用ビット線選択回路4および
センスアンプ回路5で構成されている。コラムアンプ回
路3.3′は読出し用マルチプレクサ回路であり、ビッ
ト線選択回路4は書込み用マルチプレクサ回路である。
電源電圧は、E CL (Emitter Coupl
ed Logic)インタフェイスを考慮して、高電位
電源Vcc=OV、低電位電源Vt!=−5,2Vであ
る。
メモリセルアレイ1は、メモリセルCELLがマトリク
ス状(5行m列)に配置されており、ワード線選択信号
WL+ (1=1.n)および列選択信号C; (i=
l1m)により指定されたメモリセルへのデータ書込み
および読出しを行う。メモリセルは、第4図に示すよう
に、2つの負荷と4つのMoSトランジスタT□。、T
8□、T1□、T、3からなるラリツブフロップ回路で
構成されており、負荷としては抵抗あるいはゲートが同
一側の駆動トランジスタに接続されたMoSトランジス
タで構成される。
ビット線プルアップ回路2は、ビット線の信号振幅を小
振幅にすることによりメモリセルの読出し動作を加速す
る回路であり、MOsトランジスタT1. T、で構成
され(ここでは、第1列につぃて説明する。)、各ソー
スは高電位電源Vccに接続され、各ドレインはビット
線対に接続され、各ゲートには低電位電源VEEが接続
されている。
コラムアンプ3,3′は、メモリセルの読出し時にビッ
ト線列を選択し、後段のセンスアンプ回路5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。コラムアンプ3は、MOSトランジスタT3、
T4.T、で構成され、トランジスタT1、T4のドレ
インは、それぞれ、データ線対り、Dに接続され、ゲー
トは、それぞれ、ビット線対に接続され、ソースはトラ
ンジスタT、のドレインに接続されている。また、トラ
ンジスタT、のソースは、低電位電源VEEに接続され
ており、そのゲートには列選択信号C□が印加される。
コラムアンプ3′は、MOSトランジスタTいT7で構
成され、各ソースは高電位電源Vcc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VEHに接続され
ている。
書込み用ビット線選択回路4は、入力データの書込み時
にビット線列を選択する回路であり。
MoSトランジスタのトランスファゲートにより、MO
Sレベル(高しベ/L10V、低L/へJL/−5,2
V)の相補信号をビット線に発生させる回路である。
MOSトランジスタT、、T、により構成され、各トラ
ンジスタのドレインは、それぞれビット線対に接続され
、各ソースは入力データ線対otn、[)+nに接続さ
れ、各ゲートには、列選択信号C工と外部書込み制御信
号WEとのAND論理をとった制御信号WE−C1が印
加される。
このような構成をもつ従来回路において、データ信号の
、指定メモリセルへの書込み、指定メモリセルからの読
出し動作は次のように行われる。
まず、書込み時は、例えば指定メモリセルが第1列の場
合、書込み用ビット線選択回路4の制御信号wp−cz
が高レベルとなり、トランジスタT1、T、が導通して
、共通の入力データ線対Din、Dinを介して入力゛
されるデータ信号が第1列のビット線対に現われる。次
に、指定メモリセル。
例えば第1列のメモリセルからの読出しは、コラムアン
プ内の第1列のビット線対に接続している列選択信号C
1が高レベルとなることにより、第1列のメモリセルが
アクセスされ、データ信号は第1列のビット線対に微少
な電位差として現われ。
トランジスタT3、T、を通してデータ線対り、 Dに
現われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記構成および動作をもつ従来のスタティック型RAM
には、次のような問題点があった。即ち、(1)共通の
データ線り、Dには、各コラムアンプ内のMOSトラン
ジスタT1、T4の全てのドレインが接続されるため、
寄生容量が大きくなり。
読出し時の高速動作の妨げとなる0例えば256キロ・
ビット以上のスタティック型RA′Mで2−配線を想定
すると、データ線容量は2〜3pFとなる。このような
負荷容量を従来のMO8回路によりデータ線駆動を行う
と、第5図に示すように、遅延時間は2〜3nSとなり
、アクセス時間が10nS以下のスタティック型RAM
の実現は困難となる。(2)書込みモードから読出しモ
ードに変化する場合、ビット線の信号振幅がMOSレベ
ルの大振幅信号から小振幅信号(約−0,IV)に変化
するまでの遅延時間が増大する0等の問題点があった。
本発明の目的は、ビット線列の選択をMOSトランジス
タで行い、負荷容量の大きいデータ線をバイポーラ・ト
ランジスタで駆動する構成とすることにより、メモリセ
ルへの書込みおよびメモリセルからの読出し動作を高速
化し、高速なスタティック型RAMを提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、 (1)メモリセルをマトリクス状に配列してなるメモリ
セルアレイと、指定されたメモリセルを選択してデータ
を読出す読出し用マルチプレクサ回路と、指定メモリセ
ルを選択してデータを書込む書込み用マルチプレクサ回
路とを同一基板に形成してなる半導体メモリ装置におい
て、読出し用マルチプレクサ回路を、各メモリセルのビ
ット線のうちから指定列のメモリセルのビット線を選択
するビット線選択回路と、読出し時の非選択列のビット
線を定電圧値に平衡化するビット線平衡化回路と、読出
したビット線のデータ信号をレベルシフトして共通の読
出しデータ線に出力するデータ線駆動回路とで構成し、
書込み用マルチプレクサ回路を、共通の入力データ線を
介して入力されるデータを指定列のメモリセルのビット
線を選択して書込むビット線選択回路と、書込み時の非
選択列のビット線レベルを低レベルに変換するビット線
レベル変換回路とで構成し、上記読出し用マルチプレク
サ回路内のデータ線駆動回路及び上記書込み用マルチプ
レクサ回路内のビット線レベル変換回路をそれぞれバイ
ポーラ・トランジスタで構成し、上記読出し用マルチプ
レクサ回路内のビット線選択回路とビット線平衡化回路
及び上記書込み用マルチプレクサ回路内のビット線選択
回路をそれぞれMOSトランジスタで構成することによ
り、達成される。
〔作  用〕
本発明では、負荷容量の大きいデータ線に現われる微少
な読出し信号差をバイポーラ・トランジスタで受け、こ
のエミッタフォロワ形のバイポーラ・トランジスタ回路
の強力な電流供給機能を生かすことになり、高速なメモ
リ装置を実現しようとするものである。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例回路図であって、10は読出
し用マルチプレクサ回路、 11は書込み用マルチプレ
クサ回路である。読出し用マルチプレクサ回路lOは、
ビット線選択回路6.読出しビット線平衡化回路7およ
びデータ線駆動回路8.8′で構成され、書込み用マル
チプレクサ回路11は、書込み用ビット線選択回路4お
よびビット線レベル変換回路9で構成されている。ここ
では、第1列について説明する。
ビット線選択回路6は、p M OS トランジスタT
4いT□、で構成され、トランジスタT1いT、5のソ
ースはビット線対BL1、BLlに接続され、ドレイン
は読出しビット線対B Ll(R) 、 B Ll(R
)に接続され、ゲートには、列選択信号CLが印加され
ている。
読出しビット線平衡化回路7は、pMOSトランジスタ
TiいTユ、で構成され、トランジスタT□いT17の
ソースは定電圧源v0に接続され、ドレインは読出しビ
ット線対BL、(R)、BLTGooに接続され、ゲー
トには1列選択信号の反転信号C1が印加されている。
定電圧源V□には。
読出し時のピッl−1対の低レベル以下の電圧値が設定
される。
データ線駆動回路8は、バイポーラ・トランジスタQ、
、Q、で構成され、各コレクタは高電位電源Vccに接
続され、各ベースは読出しビット線対BLl(R) 、
nゴに接続され、各エミッタはデータ線対り、Dに接続
されている。データ線駆動回路8′は、抵抗R,,R,
で構成されており、各データ線と低電位電源VEHの間
に接続されている。
書込み用ビット線選択回路4は、nMOsMOSトラン
ジスタT1で構成され、各ドレインは、ビット線対BL
、、Bπ丁に接続され、ソースは、共通の入力データ線
対Din、 otnに接続され、ゲートには、書込み制
御信号と列選択信号のAND論理をとった制御信号WE
−C,が印加されている。
ビット線レベル変換回路9は、バイポーラトランジスタ
Q3、Q、で構成され、各コレクタは高電位電源Vcc
に接続され、各エミッタはビット線対BL、、BL、に
接続され、各ベースにはビット線選択回路4の制御信号
の反転信号WE −C,が入力されている。
以上の構成を備えた第1図実施例の動作について述べる
。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。
選択列は、書込み用ビット線選択回路4の制御信号Wt
−C□が高レベル(Vccレベル)に上昇するため、M
OSトランジスタT、、T、が導通し。
入力データ線DI、LのMOSレベルの相補信号がビッ
ト線対BL、、BL、に発生し、メモリセルへの書込み
が可能となる。
非選択列は、書込み用ビット線選択回路4の制御信号W
E−Ci が低レベル(VEE レベル)となるため、
入力データ線の信号がビット線上に発生しない、更に、
その制御信号の反転信号WE−Ciが、ビット線レベル
変換回路9のバイポーラ・トランジスタQ3、Q4のベ
ースに印加されるため、ビット線対の低レベルは、−0
,8V以下にレベル変換される。従って、選択列が変化
した場合にも高速に書込み動作が可能となる。
つぎに、読出し動作を説明する。
ビット線レベル変換回路のすべての制御信号は、高レベ
ル(Vccレベル)となるためビット線レベルは、−0
,8V以下にレベル変換される。
選択列は、ビット線選択回路6の列選択信号可が低レベ
ル(VEEレベル)となり、MOSトランジスタT1い
T1.が導通し、ビット線対BL、、BLの小振幅信号
が読出しビット線対BL□(R)、B Lt(R)に発
生する。読出しビット線に発生した信号は、データ線駆
動回路8.8′によりバイポーラ・トランジスタのビル
トイン電圧だけレベルシフトされ、共通データ線対D、
Dにその信号が発生する。
非選択列は、ビット線選択回路6の列選択信号鱈が高レ
ベル(Vccレベル)となるため、ビット線対の信号は
読出しビット線対に発生しない。
さらに、読出しビット線平衡化回路7の制御信号CIが
低レベル(VEE レベル)となるため、MOSトラン
ジスタT工いT、7が導通し、読出しビット線が定電圧
V工(ビット線振幅が0.IVの場合には、−0,1V
以下)に平衡化される。このため、非選択列の読出しビ
ット線電位が選択列の読出しビット線電位よりも低くな
り、共通データ線には非選択列の信号が現れない。
第2図は本発明による第2の実施例であって、複数の読
出しビット線対を共通に接続し、共通ビット線B Ll
(R) 、B Lよ(R)を設けたものであり、第1の
実施例に比べて、共通のデータ線に接続するバイポーラ
・トランジスタの数(データ線の負荷容量)をビット線
を共通化した分だけ削減できるため、さらに高速化が図
れるという利点がある。
以上に説明した実施例回路によれば、マルチプレクサ回
路におけるマルチプレクサ回路をMOSトランジスタで
行わせ、データ線駆動をエミッタフォロワ形のバイポー
ラ・トランジスタで行わせる構成としたことにより、メ
モリセルへの入力データの書込みおよびメモリセルから
のデータの読出しを高速に行うことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のマルチプレクサ回路は、
ビット線の選択をMOSトランジスタで行い、負荷容量
の大きいデータ線の駆動をエミッタフォロワ形のバイポ
ーラトランジスタで行う回路構成としたことにより、メ
モリセルへの書込みおよびメモリセルからの読出し時の
遅延時間を、第5図に一例を示すように、従来方式の全
てをMoSトランジスタで行わせる回路に比べて、大幅
に縮減することが可能となる。すなわち。
MOS・バイポーラ複合マルチプレクサ回路を備えた本
発明の半導体メモリ装置においては、エミッタフォロワ
回路でデータ線を駆動することによす、従来のMO8形
式のマルチプレクサ回路を備えたメモリ装置と比べて約
90%高速化が可能となった・
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例回路図、第2図は本発明
の第2の実施例回路図、第3図は従来例の回路図、第4
図は第3図中のメモリセルの回路図、第5図はデータ線
容量と遅延時間との関係を従来形式と本発明形式とで比
較して示す図である。 符号の説明 1・・・メモリセルアレイ 2・・・ビット線プルアップ回路 3.3′・・・コラムアンプ 4・・・書込み用ビット線選択回路 6・・・ビット線選択回路 7・・・読出しビット線平衡化回路 8.8′・・・データ線駆動回路 9・・・ビット線レベル変換回路 10・・・読出し用マルチプレクサ回路11・・・書込
み用マルチプレクサ回路1・1図 1’2図 t3図 1・・−メモリ七ルアLイ 40.−1底5rf4勾鳴l吹回路 矛4浦 Bt 、、5−− ビ、、、トー]−−−可才5団 データ(衆者量(FFi

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)メモリセルをマトリクス状に配列してなるメモリ
    セルアレイと、指定されたメモリセルを選択してデータ
    を読出す読出し用マルチプレクサ回路と、指定メモリセ
    ルを選択してデータを書込む書込み用マルチプレクサ回
    路とを同一基板に形成してなる半導体メモリ装置におい
    て、読出し用マルチプレクサ回路を、各メモリセルのビ
    ット線のうちから指定列のメモリセルのビット線を選択
    するビット線選択回路と、読出し時の非選択列のビット
    線を定電圧値に平衡化するビット線平衡化回路と、読出
    したビット線のデータ信号をレベルシフトして共通の読
    出しデータ線に出力するデータ線駆動回路とで構成し、
    書込み用マルチプレクサ回路を、共通の入力データ線を
    介して入力されるデータを指定列のメモリセルのビット
    線を選択して書込むビット線選択回路と、書込み時の非
    選択列のビット線レベルを低レベルに変換するビット線
    レベル変換回路とで構成し、上記読出し用マルチプレク
    サ回路内のデータ線駆動回路及び上記書込み用マルチプ
    レクサ回路内のビット線レベル変換回路をそれぞれバイ
    ポーラ・トランジスタで構成し、上記読出し用マルチプ
    レクサ回路内のビット線選択回路とビット線平衡化回路
    及び上記書込み用マチルプレクサ回路内のビット線選択
    回路をそれぞれMOSトランジスタで構成したことを特
    徴とするMOS・バイポーラ複合マルチプレクサ回路を
    備えた半導体メモリ装置。
  2. (2)前記読出し用マルチプレクサ回路内の前記ビット
    線選択回路を、第1、第2のMOSトランジスタで構成
    し、各トランジスタのドレインをビット線対に、ソース
    を読出しビット線対に接続し、各ゲートに第1の列選択
    信号を入力し、前記ビット線平衝化回路を第3、第4の
    MOSトランジスタで構成し、各トランジスタのドレイ
    ンを読出しビット線対に、ソースを定電源に接続し、各
    ゲートに第1の列選択信号の反転信号を入力し、前記デ
    ータ線駆動回路を第1、第2のバイポーラ・トランジス
    タで構成し、各トランジスタのコレクタを高電位電源V
    ccに、ベースを読出しビット線対に、エミッタを共通
    の読出しデータ線に接続し、前記書込み用マルチプレク
    サ回路内の前記ビット線選択回路を第5、第6のMOS
    トランジスタで構成し、各トランジスタのソースを共通
    の入力データ線対に、ドレインをビット線対に接続し、
    各ゲートに第2の列選択信号を入力し、前記ビット線レ
    ベル変換回路を第3、第4のバイポーラ・トランジスタ
    で構成し、各トランジスタのコレクタを高電位電源Vc
    cに、エミッタをビット線対に接続し、各ベースに第2
    の列選択信号の反転信号を入力したことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のMOS・バイポーラ複合マル
    チプレクサ回路を備えた半導体メモリ装置。
  3. (3)前記データ線駆動回路は、複数のメモリセルに対
    して共通に設けた読出しビット線対に接続され、この共
    通読出しビット線に読出されたデータ信号をレベルシフ
    トして共通の読出しデータ線に出力することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項あるいは第2項記載のMOS・
    バイポーラ複合マルチプレクサ回路を備えた半導体メモ
    リ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0628966A2 (en) * 1993-06-10 1994-12-14 Fujitsu Limited Semiconductor memory device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0628966A2 (en) * 1993-06-10 1994-12-14 Fujitsu Limited Semiconductor memory device
EP0628966A3 (en) * 1993-06-10 1995-02-15 Fujitsu Ltd Semiconductor memory device.
US5475639A (en) * 1993-06-10 1995-12-12 Fujitsu Limited Semiconductor memory device with improved speed for reading data

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