KR100223673B1 - Sense amp circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명의 바이씨모오스 센스앰프 회로는, 각기 인가되는 입력 레벨을 베이스로 수신하고 서로의 에미터가 커플된 한쌍의 바이폴라 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 전류원으로 기능하는 모오스 트랜지스터들을 포함하는 센스앰프부와, 상기 센스앰프부의 양 출력단과 전원전압간에 연결된 전압강하부를 가지되, 상기 전압강하부내에 모오스 트랜지스터를 구비하여 전압강하의 양이 저항과 상기 모오스 트랜지스터의 합성 병렬저항 값으로 결정되어지게 함으로써 출력레벨을 안정하게 함을 특징으로 한다.The bicymoss sense amplifier circuit of the present invention includes a sense amplifier section including a pair of bipolar transistors each receiving an input level applied thereto as a base, and emitters coupled to each other, and MOS transistors serving as current sources of the transistors; A voltage drop connected between both output terminals of the sense amplifier and a power supply voltage, and having a MOS transistor in the voltage drop so that the amount of the voltage drop is determined by the resistance and the combined parallel resistance value of the MOS transistor. It is characterized by stabilization.

Description

새추레이션 방지용 바이씨모오스 센스앰프회로Anti-saturation biscimos sense amplifier circuit

본 발명은 반도체 메모리 디바이스에 적용되는 센스앰프회로에 관한 것으로, 특히 센싱동작시 바람직하지 않는 새추레이션 현상을 방지할 수 있는 바이씨모오스 센스앰프회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sense amplifier circuit applied to a semiconductor memory device, and more particularly to a bicymoss sense amplifier circuit capable of preventing undesirable saturation during a sensing operation.

일반적으로, 센스앰프회로내의 트랜지스터의 새추레이션(포화)현상은 노이즈 및 센싱 스피드를 떨어뜨리는 요인이 된다. 따라서, 불안정한 출력레벨이 센스앰프로부터 생성되므로 데이타 센싱의 에러를 유발하는 경우가 종종 있는데 이에 대한 해결이 필요하다.In general, saturation of transistors in the sense amplifier circuit is a factor that reduces noise and sensing speed. Therefore, since an unstable output level is generated from the sense amplifier, it often causes an error in data sensing, which needs to be solved.

도 1은 바이폴라 트랜지스터와 모오스 트랜지스터로 구성된 종래의 바이씨모오스 센스앰프회로를 나타낸다. 센싱시 입력단 INA,INB에 소스윙폭의 전압레벨이 각기 인가되면 노드 A,B에는 각기 바이폴라 트랜지스터 B1,B2의 문턱전압만큼 강하된 전압이 각기 나타난다. 센스앰프 인에이블 신호 SAE가 인가되면 전류원으로서 작용하는 모오스 트랜지스터 M1,2,3 가 턴온되고 각각의 베이스가 상기 노드 A,B의 전압을 수신하고 서로 에미터커플된 바이폴라 트랜지스터 B3,B4의 동작에 의해 출력단 OUTA,OUTB에는 센싱된 전압레벨이 각기 나타난다. 이 경우에 출력단 OUTA,OUTB의 출력 전압레벨은 상기 노드 A,B의 전압차, 상기 전류원, 그리고 상기 바이폴라 트랜지스터 B3,B4의 콜렉터에 각기 연결된 저항 R1,R2의 레지스턴스에 의존하여 결정된다.FIG. 1 shows a conventional biCMOS sense amplifier circuit composed of a bipolar transistor and a MOS transistor. When the voltage level of the source wing width is applied to the input terminals INA and INB during sensing, the voltages dropped by the threshold voltages of the bipolar transistors B1 and B2 are displayed at the nodes A and B, respectively. When the sense amplifier enable signal SAE is applied, the MOS transistors M1, 2, and 3, which act as current sources, are turned on and each base receives the voltages of the nodes A and B and emits couplers to the operation of the bipolar transistors B3 and B4. As a result, the sensed voltage levels appear in the output terminals OUTA and OUTB. In this case, the output voltage levels of the output terminals OUTA and OUTB are determined depending on the voltage difference of the nodes A and B, the current source, and the resistances of the resistors R1 and R2 respectively connected to the collectors of the bipolar transistors B3 and B4.

그러나, 디바이스의 신뢰성 측면에서 고려할 때, 상기 센스앰프는 로우 VCC 및 하이 VCC의 모든 영역에서 노이즈 면역성 및 센싱 속도, 그리고 안정된 출력레벨을 만족시킬 수 있어야 한다. 이러한 관점에서, 상기의 센스앰프회로는 로우 VCC에서의 출력레벨이 하이 VCC에서는 소오스 전류의 증가에 기인한 저항 R1,R2의 전압강하의 감소에 따른 콜렉터 전류의 증가로 입력단의 레벨보다 낮아지는 경우가 있다. 이 경우에는 상기 출력전압의 스윙폭이 급격하게 줄어들게 되어 상기 바이폴라 트랜지스터는 새추레이션 영역에서 동작한다. 도 8에는 도 1에 따른 각부 파형을 보여주는 시뮬레이션 파형도가 도시된다. 도 8을 참조하면, 로우 VCC 및 하이 VCC영역에서의 동작파형을 서로 비교하면 하이 VCC영역에서 새추레이션 되어 출력레벨이 급격히 줄어듬을 알 수 있다. 즉, 로우 VCC에서의 파형 80은 하이 VCC에서 84로되고, 파형 82는 85로되고, 83은 86으로 급격히 변화됨을 알 수 있다. 그러므로, 이러한 종래의 센스앰프는 디바이스의 오동작 및 속도지연을 초래하는 문제점을 가진다.However, considering the reliability of the device, the sense amplifier should be able to satisfy noise immunity and sensing speed and stable output level in all regions of low VCC and high VCC. In view of this, the sense amplifier circuit has a low output level at the low VCC, which is lower than the level at the input terminal due to the increase in the collector current due to the decrease in the voltage drop of the resistors R1 and R2 due to the increase in the source current at the high VCC. There is. In this case, the swing width of the output voltage is drastically reduced so that the bipolar transistor operates in the saturation region. 8 is a simulation waveform diagram showing the waveform of each part according to FIG. 1. Referring to FIG. 8, it can be seen that when the operating waveforms of the low VCC and high VCC regions are compared with each other, the output level is rapidly reduced due to saturation in the high VCC region. That is, it can be seen that the waveform 80 at the low VCC is 84 at the high VCC, the waveform 82 is 85, and 83 rapidly changes to 86. Therefore, this conventional sense amplifier has a problem that causes malfunction and speed delay of the device.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해소할 수 있는 센스앰프회로를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a sense amplifier circuit that can solve the above-mentioned conventional problems.

본 발명의 다른 목적은 센싱동작시 바람직하지 않는 새추레이션 현상을 방지할 수 있는 바이씨모오스 센스앰프회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a bicymoss sense amplifier circuit capable of preventing undesirable saturation phenomenon during a sensing operation.

본 발명의 또 다른 목적은 로우 VCC 및 하이 VCC의 모든 영역에서 노이즈 면역성 및 센싱 속도, 그리고 안정된 출력레벨을 만족시킬 수 있는 센스앰프 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a sense amplifier circuit capable of satisfying noise immunity, sensing speed, and stable output level in all regions of low VCC and high VCC.

도 1은 종래의 바이씨모오스 센스앰프회로도.1 is a conventional bismosose sense amplifier circuit diagram.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이씨모오스 센스앰프회로도.2 is a bicymoss sense amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예들을 보여주는 바이씨모오스 센스앰프회로도.3 to 7 are bicymossense amplifier circuit diagrams showing various embodiments of the present invention.

도 8 및 도 9는 각기 도 1 및 도 2에 따른 각부 파형을 보여주는 시뮬레이션 파형도.8 and 9 are simulation waveform diagrams showing the waveforms of each part according to FIGS. 1 and 2, respectively.

상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 바이씨모오스 센스앰프 회로는, 각기 인가되는 입력 레벨을 베이스로 수신하고 서로의 에미터가 커플된 한쌍의 바이폴라 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 전류원으로 기능하는 모오스 트랜지스터들을 포함하는 센스앰프부와, 상기 센스앰프부의 양 출력단과 전원전압간에 연결된 전압강하부를 가지되, 상기 전압강하부내에 모오스 트랜지스터를 구비하여 전압강하의 양이 저항과 상기 모오스 트랜지스터의 합성 병렬저항 값으로 결정되어지게 함을 특징으로 한다.A bicymoss sense amplifier circuit according to an embodiment of the present invention for achieving the above objects, each of which receives an input level applied as a base and functions as a pair of bipolar transistors and the emitter of each other coupled as a current source of the transistor And a voltage drop portion connected between both output terminals of the sense amplifier portion and a power supply voltage, wherein a voltage transistor is included in the voltage drop portion so that the amount of the voltage drop is combined with the resistance and the MOS transistor. Characterized in that it is determined by the value of the parallel resistance.

이하 본 발명에 따른 바람직한 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명되어질 것이다.Hereinafter, various exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 바이씨모오스 센스앰프회로도가 도시된다. 도 2를 참조하면, 새추레이션의 방지를 위해, 각기 인가되는 입력 레벨을 베이스로 수신하고 서로의 에미터가 커플된 한쌍의 바이폴라 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 전류원으로 기능하는 모오스 트랜지스터들을 포함하는 센스앰프부 10와, 상기 센스앰프부의 양 출력단과 전원전압간에 연결된 전압강하부 20를 가지되, 상기 전압강하부내에 모오스 트랜지스터 MP1,MP2를 병렬로 구비한 것이 나타난다. 따라서, 이 경우에 전압강하의 양은 저항 R1과 상기 모오스 트랜지스터의 합성 병렬저항 값으로 결정되어지게 된다. 또한, 상기 모오스 트랜지스터 MP1,2에 직렬로 저항 R3,4을 연결시 합성 병렬저항은 상기 R1의 저항과 (R3+MP1)저항값의 병렬저항값으로서 나타난다.2 shows a bicymoss sense amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, in order to prevent saturation, a sense amplifier unit includes a pair of bipolar transistors each receiving an input level applied as a base, and emitters coupled to each other, and MOS transistors serving as current sources of the transistors. 10 and a voltage drop unit 20 connected between both output terminals of the sense amplifier unit and the power supply voltage, and the transistors MP1 and MP2 are provided in parallel in the voltage drop unit. Therefore, in this case, the amount of voltage drop is determined by the combined parallel resistance value of the resistor R1 and the MOS transistor. In addition, when the resistors R3 and 4 are connected in series with the MOS transistors MP1 and 2, the synthesized parallel resistance is expressed as a parallel resistance value between the resistance of the R1 and the (R3 + MP1) resistance.

이러한 센스앰프회로는 로우 VCC 영역에서의 출력레벨과 하이 VCC영역에서의 출력레벨이 거의 동일하게 된다. 왜냐하면, 하이 VCC영역에서는 전압의 상승과 더불어 상기 저항 R1,R2에 대하여 각기 연결된 상기 모오스 트랜지스터 MP1,2의 저항값이 그에 따라 줄어들므로 새추레이션이 방지되기 때문이다. 따라서, 이 경우에는 상기 출력전압의 스윙폭이 로우 VCC 영역에서나 하이 VCC영역에서 줄어듬이 없이 비슷하게 된다. 도 9에는 도 2에 따른 각부 파형을 보여주는 시뮬레이션 파형도가 도시된다. 이를 도 8의 경우와 비교하면, 로우 VCC 및 하이 VCC영역에서의 동작파형이 유사함을 알 수 있다. 즉, 로우 VCC에서의 파형 90은 하이 VCC에서 94로되고, 파형 92는 95로되고, 93은 96으로 거의 변화되지 않음을 알 수 있다. 그러므로, 이러한 센스앰프는 디바이스의 오동작 및 속도지연을 초래하는 종래의 문제점을 해소할 수있게 된다.In this sense amplifier circuit, the output level in the low VCC region and the output level in the high VCC region are almost the same. This is because in the high VCC region, saturation is prevented because the voltage of the MOS transistors MP1 and 2 connected to the resistors R1 and R2 decreases accordingly. Therefore, in this case, the swing width of the output voltage is similar without being reduced in the low VCC region or the high VCC region. 9 is a simulation waveform diagram showing the waveform of each part according to FIG. 2. In comparison with the case of FIG. 8, it can be seen that the operating waveforms in the low VCC and high VCC regions are similar. That is, it can be seen that waveform 90 at low VCC becomes 94 at high VCC, waveform 92 is 95, and 93 hardly changes to 96. Therefore, such a sense amplifier can solve the conventional problem that causes malfunction and speed delay of the device.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예들을 보여주는 바이씨모오스 센스앰프회로도이다. 도 3의 경우에는 제2도의 전압강하부 20구성을 그대로 2단의 증폭기에 적용한 실시예를 보여준다. 도4를 참조하면, 전압강하부의 구성이 제2도의 구성에 변현되어, 저항과 피형 모오스 트랜지스터를 서로 직렬로 연결한 전압강하부 21를 보여준다. 이 경우에는 전압강하의 양이 저항과 상기 피형 모오스 트랜지스터의 합성 직렬저항 값으로 결정되어지게 된다. 도 5의 경우에는 도 2의 전압강하부 20의 구성을 변형하여 엔형 모오스 트랜지스터 MN1,2 로 대치한 것을 보여준다. 유사하게, 도 6의 경우와 도 7의 경우에는 각기 전압강하부 23,24로 구성되는 예를 보여줌을 알 수 있다.3 to 7 are bicymossense amplifier circuit diagrams illustrating various embodiments of the present invention. 3 shows an embodiment in which the voltage drop unit 20 of FIG. 2 is applied to a two stage amplifier as it is. Referring to FIG. 4, the configuration of the voltage drop section is modified to the configuration of FIG. 2 to show the voltage drop section 21 in which a resistor and a type MOS transistor are connected in series. In this case, the amount of voltage drop is determined by the resistance and the synthesized series resistance of the type MOS transistor. In FIG. 5, the configuration of the voltage drop unit 20 of FIG. 2 is modified and replaced with the N-type MOS transistors MN1 and 2. Similarly, in the case of FIG. 6 and FIG. 7, it can be seen that the example is composed of voltage drop parts 23 and 24, respectively.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 로우 VCC 및 하이 VCC의 모든 영역에서 노이즈 면역성 및 센싱 속도, 그리고 안정된 출력레벨을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, noise immunity, sensing speed, and stable output level are satisfied in all regions of the low VCC and the high VCC.

Claims (4)

바이씨모오스 센스앰프 회로에 있어서, 각기 인가되는 입력 레벨을 베이스로 수신하고 서로의 에미터가 커플된 한쌍의 바이폴라 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 전류원으로 기능하는 모오스 트랜지스터들을 포함하는 센스앰프부와, 상기 센스앰프부의 양 출력단과 전원전압간에 연결된 전압강하부를 가지되, 상기 전압강하부내에 모오스 트랜지스터를 구비하여 전압강하의 양이 저항과 상기 모오스 트랜지스터의 합성 병렬저항 값으로 결정되어지게 함을 특징으로 하는 회로.A sense amplifier circuit comprising: a sense amplifier unit comprising a pair of bipolar transistors each receiving an input level applied thereto as a base and having emitters coupled to each other, and MOS transistors serving as current sources of the transistors; A circuit having a voltage drop connected between both output terminals of the amplifier unit and the power supply voltage, wherein a voltage transistor is provided in the voltage drop unit so that the amount of the voltage drop is determined by the resistance and the combined parallel resistance value of the MOS transistor; . 제1항에 있어서, 상기 전압강하부내의 모오스 트랜지스터는 상기 저항에 대하여 채널이 병렬로 연결되고 게이트가 접지된 피형 모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 회로.The circuit of claim 1, wherein the MOS transistor in the voltage drop is a type MOS transistor having a channel connected in parallel to the resistor and a gate of which is grounded. 바이씨모오스 센스앰프 회로에 있어서, 각기 인가되는 입력 레벨을 베이스로 수신하고 서로의 에미터가 커플된 한쌍의 바이폴라 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 전류원으로 기능하는 모오스 트랜지스터들을 포함하는 센스앰프부와, 상기 센스앰프부의 양 출력단과 전원전압간에 연결된 전압강하부를 가지되, 상기 전압강하부내에 피형 모오스 트랜지스터를 구비하여 전압강하의 양이 저항과 상기 피형 모오스 트랜지스터의 합성 직렬저항 값으로 결정되어지게 함을 특징으로 하는 회로.A sense amplifier circuit comprising: a sense amplifier unit comprising a pair of bipolar transistors each receiving an input level applied thereto as a base and having emitters coupled to each other, and MOS transistors serving as current sources of the transistors; And a voltage drop connected between both output terminals of the amplifier unit and the power supply voltage, and having a type MOS transistor in the voltage drop unit so that the amount of the voltage drop is determined by the resistance and the synthesized series resistance value of the type MOS transistor. Circuit. 바이씨모오스 센스앰프 회로에 있어서, 각기 인가되는 입력 레벨을 베이스로 수신하고 서로의 에미터가 커플된 한쌍의 바이폴라 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 전류원으로 기능하는 모오스 트랜지스터들을 포함하는 센스앰프부와, 상기 센스앰프부의 양 출력단과 전원전압간에 연결된 전압강하부를 가지되, 상기 전압강하부내에 엔형 모오스 트랜지스터를 구비하여 전압강하의 양이 저항과 상기 피형 모오스 트랜지스터의 합성 병렬저항 값으로 결정되어지게 함을 특징으로 하는 회로.A sense amplifier circuit comprising: a sense amplifier unit comprising a pair of bipolar transistors each receiving an input level applied thereto as a base and having emitters coupled to each other, and MOS transistors serving as current sources of the transistors; And a voltage drop connected between both output terminals of the amplifier unit and the power supply voltage, wherein an N-type transistor is provided in the voltage drop unit so that the amount of the voltage drop is determined by the resistance and the combined parallel resistance value of the PMOS transistor. Circuit.
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