KR100280406B1

KR100280406B1 - 센스앰프구동회로

Info

Publication number: KR100280406B1
Application number: KR1019970065204A
Authority: KR
Inventors: 박진석
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2001-02-01
Also published as: KR19990047005A

Abstract

본 발명은 센스앰프 구동회로에 관한 것으로, 종래 센스앰프 구동회로는 외부전원전압의 값이 크면 클수록 외부전원전압을 인가하는 피모스 트랜지스터의 구동능력을 향상시켜 불필요하게 높은 전압의 인가로 인한 소비전력이 증가하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 센스앰프 구동신호를 인가 받아 외부전원전압의 값에 따라 조정된 출력신호를 출력하는 풀업제어부와; 상기 풀업제어부의 출력신호에 따라 외부전원전압을 센스앰프에 인가하는 제 1피모스 트랜지스터와; 반전 센스앰프 구동신호에 따라 내부전원전압을 상기 센스앰프에 인가하는 제 2피모스 트랜지스터로 구성하여 외부전원전압의 크기가 필요이상으로 높은 경우에는 상기 제 1피모스 트랜지스터의 구동능력을 제한하여 적당한 외부전원전압을 센스앰프의 전원전압 공급단자에 인가함으로써, 소비전력을 절감하는 효과가 있다.

Description

센스앰프 구동회로{DRIVING CIRCUIT FOR SENSE AMPLIFIER}

본 발명은 센스앰프 구동회로에 관한 것으로, 특히 반도체 메모리의 내부에 사용되는 외부전원전압이 필요이상 높은 경우 이를 제한하여 센스앰프에 인가함으로써, 소비전력을 줄이는데 적당하도록 한 센스앰프 구동회로에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 메모리는 메모리의 동작속도를 향상시키기 위해 외부의 전압보다 낮은 내부전압을 사용하며, 이를 사용하여 메모리셀의 캐패시터에 저장한 데이터는 데이터간의 전압차가 적어 이를 판단하기 위해서 각 메모리셀부의 비트라인과 반전비트라인에 접속되어 그 비트라인과 반전비트라인의 전압차를 증폭하는 센스앰프를 구비하게 되며, 이와 같은 센스앰프를 구동하는 종래 센스앰프 구동회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 센스앰프 구동회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)와 이를 지연부(1)를 통해 반전지연한 신호를 입력받아 오아조합하는 오아게이트(OR1)와; 상기 오아게이트(OR1)의 출력신호에 따라 외부전원전압(VDD1)을 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자에 인가하는 피모스 트랜지스터(PM1)와; 상기 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)에 따라 내부전원전압(VDD2)을 상기 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자에 인가하는 피모스 트랜지스터(PM2)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 센스앰프 구동회로의 동작을 설명한다.

먼저, 메모리셀(3)로 부터 데이터를 출력 또는 소정의 데이터를 메모리셀(3)에 쓰기 위해서는 그 메모리셀(3)을 구동시키기 위해 워드라인(WL)과, 비트라인(BL,BLB)이 인에이블되며, 센스앰프 구동신호(SAEN)와 이를 반전한 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)가 인가된다.

그 다음, 고전위의 센스앰프 구동신호(SAEN)를 게이트에 인가 받은 엔모스 트랜지스터(NM1)는 도통되어, 상기 센스앰프(2)의 접지전압 공급단자에 접지전압을 인가하게 되며, 저전위의 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)를 인가 받은 소정의 동작을 통해 상기 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자에 전원전압을 인가하게 된다.

이와 같이 센스앰프(2)에 전원전압 및 접지전압을 인가하면, 센스앰프(2)는 메모리셀(3)의 데이터를 증폭하여 출력한다.

이때, 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)를 일측 입력단에 인가 받고, 그 센스앰프 구동신호(SAENB)를 지연부(1)를 통해 반전지연한 신호를 타측 입력단에 입력받은 오아게이트(OR1)는 저전위 신호를 출력하여 상기 피모스 트랜지스터(PM1)를 도통시켜 상기 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자에 외부의 전원전압(VDD1)을 인가한다. 이와 같이 외부의 전원전압(VDD)을 인가하는 이유는 외부전원전압(VDD1)이 내부전원전압(VDD2)보다 전압 값이 높아 상기 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자측의 전위를 빨리 소정 값으로 끌어올려 메모리셀(3)의 데이터를 빨리 센싱하게 하기 위함이다.

상기 지연부(1)는 인버터(부호생략)를 통해 반전한 신호를 저항 및 캐패시터(부호생략)를 이용하여 입력된 신호를 지연하도록 구성된다.

그 다음, 상기 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)를 인가 받은 피모스 트랜지스터(PM2)는 도통되어, 상기 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자에 상기 외부전원전압(VDD1)의 전압값보다 작은 내부전원전압(VDD2)을 인가하게 된다.

상기한 바와 같이 종래 센스앰프 구동회로는 센스앰프의 동작속도를 빠르게 하기 위해 외부전원전압을 센스앰프의 전원전압 공급단자에 입력함으로써, 소비전력이 증가하는 문제점과 아울러 외부전원전압의 인가를 받아 동작하는 오아게이트를 구비하여 온도가 낮고, 외부전원전압의 값이 크면 클수록 외부전원전압을 인가하는 피모스 트랜지스터의 구동능력을 향상시켜 불필요하게 높은 전압의 인가로 인한 소비전력이 증가하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 센스앰프의 구동속도를 빠르게 하며, 소비전력을 절감하는 센스앰프 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 센스앰프 구동회로도.

도2는 본 발명 센스앰프 구동회로도.

도3은 도2에 있어서, 풀업제어부의 상세 회로도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10:풀업제어부 11:전압제한부

12:전류미러부 13:전류차 발생부

상기와 같은 목적은 센스앰프 구동신호를 인가 받아 외부전원전압의 값에 따라 조정된 출력신호를 출력하는 풀업제어부와; 상기 풀업제어부의 출력신호에 따라 외부전원전압을 센스앰프에 인가하는 제 1피모스 트랜지스터와; 반전 센스앰프 구동신호에 따라 내부전원전압을 상기 센스앰프에 인가하는 제 2피모스 트랜지스터로 구성하여 상기 제 1피모스 트랜지스터의 구동능력을 상기 외부전원의 전압값에 따라 제한함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 센스앰프 구동회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 센스앰프 구동신호(SAEN)를 인가 받아 온도와 외부전원전압(VDD1)의 값에 따라 조정된 출력신호를 출력하는 풀업제어부(10)와; 상기 풀업제어부(10)의 출력신호에 따라 외부전원전압(VDD1)을 센스앰프(2)에 인가하는 피모스 트랜지스터(PM1)와; 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)에 따라 내부전원전압(VDD2)을 상기 센스앰프(2)에 인가하는 피모스 트랜지스터(PM2)로 구성된다.

또한, 도3은 상기 풀업제어부(10)의 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 인버터(INV1)를 통해 센스앰프 구동신호(SAEN)를 입력받아 외부전원전압(VDD1)과 내부전원전압(VDD2)의 중간 값의 출력전압을 출력하는 전압제한부(11)와; 상기 센스앰프 구동신호(SAEN)의 입력에 따라 외부전원전압(VDD1)에 의한 동일한 전류를 각기 다른 경로를 통해 흐르게 하는 전류미러부(12)와; 기준전압(VDD_REF)과 상기 전압제한부(11)의 전압차에 의해 상기 두 경로를 통해 흐르는 전류의 차를 발생시켜, 그 차에 의한 전압을 출력하는 전류차 발생부(13)와; 상기 센스앰프 구동신호(SAEN)와 상기 전류차 발생부(13)의 출력전압을 인가 받아 낸드조합하여 상기 도1의 피모스 트랜지스터(PM1)의 게이트로 출력하는 낸드게이트(NAND1)로 구성된다.

상기 전압제한부(11)는 상기 인버터(INV1)를 통해 반전된 상기 센스앰프 구동신호(SAEN)를 각각의 게이트에 인가 받아 도통제어되며, 각각의 소스에 내부전원전압(VDD2)과 외부전원전압(VDD2)을 인가 받고, 각각의 드레인이 공통 접속된 피모스 트랜지스터(PM3),(PM4)와; 상기 피모스 트랜지스터(PM3),(PM4)의 드레인과 접지사이에 접속된 캐패시터(C1)와; 상기 인버터(INV1)의 출력신호가 고전위이면 상기 캐패시터(C1)에 프레차지전압을 인가하는 엔모스 트랜지스터(NM1)로 구성된다.

상기 전류미러부(12)는 소스에 외부전원전압(VDD1)을 인가 받고, 그 게이트와 드레인이 접속된 피모스 트랜지스터(PM6)와; 그 게이트와 상기 피모스 트랜지스터(PM6)의 게이트와 접속되고, 그 소스에 외부전원전압(VDD1)을 인가 받는 피모스 트랜지스터(PM7)와; 각각 상기 피모스 트랜지스터(PM6,PM7)의 소스와 드레인에 그 소스와 드레인이 접속되며, 상기 센스앰프 구동신호(SAEN)에 따라 도통제어되는 피모스 트랜지스터(PM5),(PM8)로 구성된다.

전류차 발생부(13)는 상기 전류미러부(12)의 피모스 트랜지스터(PM6)의 드레인에 그 드레인이 접속되며, 게이트에 인가되는 기준전압(VDD_REF)에 따라 도통정도가 결정되는 엔모스 트랜지스터(NM2)와; 상기 전류미러부(12)의 피모스 트랜지스터(PM7)의 드레인에 그 드레인이 접속되며 게이트에 인가되는 상기 전압제한부(11)의 출력전압에 따라 그 도통정도가 결정되며, 그 소스가 상기 엔모스 트랜지스터(NM2)의 소스에 접속된 엔모스 트랜지스터(NM3)와; 상기 센스앰프 구동신호(SAEN)에 따라 상기 두 엔모스 트랜지스터(NM2,NM3)의 공통소스측 전류를 접지로 흐르게 하는 엔모스 트랜지스터(NM4)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 메모리셀(3)을 선택하기 위해 특정 워드라인(WL)과 비트라인(BL,BLB)이 인에이블되어, 그 메모리셀(3)에 저장된 데이터가 비트라인(BL,BLB)을 통해 출력될 때, 센스앰프(2)를 구동하기 위한 고전위의 센스앰프 구동신호(SAEN)와, 저전위의 반전 센스앰프 구동신호(SAEN)가 인가되면, 풀업제어부(10)는 그 고전위의 센스앰프 구동신호(SAEN)를 인가 받아 외부전원전압(VDD1)의 값에 따라 제어되는 저전위 제어신호를 출력한다. 이때, 외부전원전압(VDD1)의 값이 매우 크면, 피모스 트랜지스터(PM1)의 구동능력을 작게 하는 출력신호를 출력하여, 피모스 트랜지스터(PM1)의 저항성분을 증가시킴으로써, 너무 높은 외부전원전압(VDD1)이 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자에 인가되는 것을 방지하여 소비전력을 절감한다. 또한, 상기 반전 센스앰프 구동신호(SAENB)를 인가 받은 피모스 트랜지스터(PM2)는 도통되어 상기 센스앰프(2)의 전원전압 공급단자에 내부전원전압(VDD2)을 인가하여 센스앰프(2)를 구동하게 된다.

상기 풀업제어부(10)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 고전위의 센스앰프 구동신호(SAEN)가 인가되면, 이를 반전한 저전위 신호를 인가 받은 전압제한부(11)의 피모스 트랜지스터(PM3),(PM4)는 모두 도통되어, 외부전원전압(VDD1)과 내부전원전압(VDD2)의 중간 값이 캐패시터(C1)에 충전되도록 한다.

그리고, 상기 전류미러부(12)의 피모스 트랜지스터(PM5,PM8)가 턴오프 되어, 상기 피모스 트랜지스터(PM6,PM7)를 통해 동일한 전류를 흐르게 하는 전류미러동작을 가능하게 한다.

그 다음, 상기 센스앰프 구동신호(SAEN)를 게이트에 인가 받은 엔모스 트랜지스터(NM4)는 도통되며, 각각의 게이트에 기준전압(VDD_REF)과 상기 캐패시터(C1)에 충전된 전압을 인가 받은 전류차 발생부(13)의 엔모스 트랜지스터(NM2),(NM3)는 각각 도통정도에 차이가 발생한다. 이에 따라 엔모스 트랜지스터(NM3)의 드레인측으로부터 출력되는 전류의 양은 차이를 보이게 된다. 즉, 상기 전류제한부(11)의 출력전압의 값이 기준전압(VDD_REF)과 동일한 값이면 전류차 발생부(13)의 출력은 없으며, 기준전압(VDD_REF)보다 클 때는 음의(방향이 다른) 전류가 흐르게 되며, 기준전압(VDD_REF)보다 작은 경우에도 그 전류의 값은 기준전압(VDD_REF)과 전압제한부(11)의 출력전압 차의 정도에 따라 다른 값으로 출력된다.

그 다음, 상기 센스앰프 구동제어신호(SAEN)와 상기 전류차 발생부(13)의 출력전류에 의한 전압을 두 입력단에 인가 받은 낸드게이트(NAND1)는 이를 낸드조합하여 출력하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 외부전원전압과 내부전원전압의 중간 값을 기 설정한 기준전압과 비교하여 외부전원전압이 높은 경우에는 외부전원전압을 인가하는 피모스 트랜지스터의 구동능력을 저하시켜 필요 이상으로 높은 외부전원전압이 센스앰프의 전원전압 공급단자에 인가되는 것을 방지함으로써, 소비전력을 절감하는 효과가 있다.

Claims

인버터를 통해 센스앰프 구동신호를 입력받아 외부전원전압과 내부전원전압의 중간 값의 출력전압을 출력하는 전압제한부와, 상기 센스앰프 구동신호의 입력에 따라 외부전원전압에 의한 동일한 전류를 각기 다른 경로를 통해 흐르게 하는 전류미러부와, 기준전압과 상기 전압제한부의 전압차에 의해 상기 두 경로를 통해 흐르는 전류의 차를 발생시켜, 그 차에 의한 전압을 출력하는 전류차 발생부와, 상기 센스앰프 구동신호와 상기 전류차 발생부의 출력전압을 인가 받아 낸드조합하여 출력하는 낸드게이트를 구비하는 풀업제어부와; 상기 풀업제어부의 출력신호에 따라 외부전원전압을 센스앰프에 인가하는 제 1피모스 트랜지스터와; 반전 센스앰프 구동신호에 따라 내부전원전압을 상기 센스앰프에 인가하는 제 2피모스 트랜지스터로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 센스앰프 구동회로.
제 1항에 있어서, 상기 전압제한부는 상기 인버터를 통해 반전된 상기 센스앰프 구동신호를 각각의 게이트에 인가 받아 도통제어되며, 각각의 소스에 내부전원전압과 외부전원전압을 인가 받고, 각각의 드레인이 공통 접속된 제 1 및 제 2피모스 트랜지스터와; 상기 제 1 및 제 2피모스 트랜지스터의 드레인과 접지사이에 접속된 캐패시터와; 상기 인버터의 출력신호가 고전위이면 상기 캐패시터에 프레차지전압을 인가하는 엔모스 트랜지스터로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 센스앰프 구동회로.
제 1항에 있어서, 상기 전류미러부는 소스에 외부전원전압을 인가 받고, 그 게이트와 드레인이 접속된 제 1피모스 트랜지스터와; 그 게이트와 상기 제 1피모스 트랜지스터의 게이트와 접속되고, 그 소스에 외부전원전압을 인가 받는 피모스 트랜지스터와; 각각 상기 제 1 및 제 2피모스 트랜지스터의 소스와 드레인에 그 소스와 드레인이 접속되며, 상기 센스앰프 구동신호에 따라 도통제어되는 제 3 및 제 4피모스 트랜지스터로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 센스앰프 구동회로.
제 1항에 있어서, 상기 전류차 발생부는 상기 전류미러부의 제 1피모스 트랜지스터의 드레인에 그 드레인이 접속되며, 게이트에 인가되는 기준전압에 따라 도통정도가 결정되는 제 1엔모스 트랜지스터와; 상기 전류미러부의 제 2피모스 트랜지스터의 드레인에 그 드레인이 접속되며 게이트에 인가되는 상기 전압제한부의 출력전압에 따라 그 도통정도가 결정되며, 그 소스가 상기 제 1엔모스 트랜지스터의 소스에 접속된 제 2엔모스 트랜지스터와; 상기 센스앰프 구동신호에 따라 상기 제 1 및 제 2엔모스 트랜지스터의 공통소스측 전류를 접지로 흐르게 하는 제 3엔모스 트랜지스터로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 센스앰프 구동회로.