KR100548539B1 - High-speed low-voltage sense amplifier - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센스 증폭기의 동작 전에 감지 증폭부의 PMOS 트랜지스터를 미리 프리셋시켜 놓음으로써 전원 전압이 낮은 저전압 조건에서도 정상적인 증폭 신호를 발생하고, 고속 동작이 가능한 센스 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a sense amplifier capable of high-speed operation by generating a normal amplified signal even in a low voltage condition with a low power supply voltage by presetting the PMOS transistor of the sense amplifier in advance before the sense amplifier operates.

본 발명은 저전압에서도 정상적인 증폭 신호를 발생하고, 고속 동작이 가능한 센스 증폭기에 있어서, PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터로 이루어져서, 입력 신호를 감지 증폭하여 제 1 출력 신호를 발생시키기 위한 제 1 감지 증폭부와; PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터로 이루어져서, 입력 신호를 감지 증폭하여 제 2 출력 신호를 발생시키기 위한 제 2 감지 증폭부와; 상기 제 1 및 제 2 감지 증폭부의 출력 신호를 다시 증폭하기 위한 제 3 감지 증폭부와; 상기 다수의 감지 증폭부의 동작 전에 미리 다수의 감지 증폭부의 PMOS 트랜지스터를 프리셋시키기 위한 프리셋 수단을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sense amplifier capable of generating a normal amplified signal even at a low voltage, and capable of high-speed operation, comprising: a first sense amplifier configured to generate a first output signal by sensing and amplifying an input signal; A second sense amplifier comprising a PMOS transistor and an NMOS transistor to sense and amplify an input signal to generate a second output signal; A third sense amplifier for amplifying the output signals of the first and second sense amplifiers again; And presetting means for presetting the PMOS transistors of the plurality of sense amplifiers before operation of the plurality of sense amplifiers.

Description

고속 저전압 센스 증폭기{High-speed low-voltage sense amplifier}High-speed low-voltage sense amplifier

도 1은 종래의 전류 미러형 센스 증폭기의 회로도,1 is a circuit diagram of a conventional current mirror type sense amplifier,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전류 미러형 센스 증폭기의 회로도,2 is a circuit diagram of a current mirror type sense amplifier according to an embodiment of the present invention;

도 3a와 도 3b는 종래의 전류 미러형 센스 증폭기에 있어서, 전원 전압이 1.5 볼트와 1.3 볼트인 경우에 각각 출력 전압을 시뮬레이션한 도면,3A and 3B are diagrams for simulating an output voltage when a power supply voltage is 1.5 volts and 1.3 volts, respectively, in a conventional current mirror type sense amplifier.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 전류 미러형 센스 증폭기에 있어서, 전원 전압이 1.5 볼트와 1.3 볼트인 경우에 각각 출력 전압을 시뮬레이션한 도면.4A and 4B are diagrams for simulating output voltages when the power supply voltages are 1.5 volts and 1.3 volts in the current mirror type sense amplifier of the present invention.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭)(Name of the code for the main part of the drawing)

10, 20, 30: 감지 증폭부 40: 프리셋 수단10, 20, 30: sense amplifier 40: preset means

P1, ... , P8: PMOS 트랜지스터 N1, ... , N12: NMOS 트랜지스터P1, ..., P8: PMOS transistor N1, ..., N12: NMOS transistor

본 발명은 센스 증폭기(Sense Amplifier)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 감지 증폭부의 부하(Load) 소자로 사용되는 트랜지스터(Transistor)를 미리 동작 상태로 프리셋(Preset)시킴으로써 전원 전압이 낮은 저전압 상태에서도 고속 동작이 가능한 센스 증폭기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sense amplifier, and more specifically, by presetting a transistor used as a load element of a sense amplifier in a pre-operation state to a high speed even in a low voltage state with a low power supply voltage. A sense amplifier is operable.

최근 메모리 소자는 낮은 저전압을 사용하면서도, 고속 동작이 가능하도록 추구되어가고 있다. 특히, 두 전압 차를 감지하여 증폭하는 센스 증폭기의 경우에는 입력되는 미세한 전압 차를 감지하여 큰 전압 차이를 갖는 신호를 출력하는데, 전원 전압이 낮은 저전압 상태에서도 감지 증폭 동작을 정상적으로 수행하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 일반적인 센스 증폭기는 1.5 볼트 이하의 낮은 전압에서는 증폭 동작을 제대로 수행하지 못하는 경우가 발생한다.Recently, memory devices have been pursued to enable high-speed operation while using low voltage. In particular, in the case of a sense amplifier that senses and amplifies two voltage differences, a sensed minute voltage difference is detected and a signal having a large voltage difference is output. It is required to perform a sense amplification operation normally even in a low voltage state with a low power supply voltage. have. However, a general sense amplifier may not perform an amplification operation properly at a voltage lower than 1.5 volts.

도 1은 종래의 전류 미러형(Current Mirror Type) 센스 증폭기를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 종래의 전류 미러형 센스 증폭기는 입력 신호(sai, saib)를 1 차로 감지 증폭하기 위한 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)와 상기 1 차로 증폭된 신호(sa1o, sa1ob)를 2 차로 증폭하기 위한 제 3 감지 증폭부(30)로 이루어진다.1 illustrates a conventional current mirror type sense amplifier. Referring to FIG. 1, a conventional current mirror type sense amplifier includes first and second sense amplifiers 10 and 20 for firstly sensing and amplifying an input signal sai and saib and the first amplified signal sa1o. , sa1ob) consists of a third sensing amplification unit 30 for amplifying secondarily.

상기 제 1 감지 증폭부(10)는 소오스(Source)가 전원 전압에 연결된 전류 미러형 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P1, P2)와, 드레인(Drain)이 상기 PMOS 트랜지스터(P1, P2)의 드레인에 각각 연결된 제 1 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N1, N2)와, 상기 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 소오스에 드레인이 연결되고, 소오스가 접지에 연결되어 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1i)를 입력으로 하는 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)로 이루어진다. 제 1 감지 증폭부(10)는 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1i)가 하이 상태로 인가되는 경우에 증폭 동작을 수행하여 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인으로 출력 신호(sa1o)를 발생한다.The first sensing amplifier 10 includes current mirror type first and second PMOS transistors P1 and P2 having a source connected to a power supply voltage, and a drain of the PMOS transistors P1 and P2. A drain is connected to the first and second NMOS transistors N1 and N2 connected to the drain, and a source of the NMOS transistors N1 and N2, and a source is connected to ground, so that the first sense amplifier enable signal pse1i is connected. It consists of the 3rd NMOS transistor N3 which makes into an input. When the first sense amplifier enable signal pse1i is applied in a high state, the first sense amplifier 10 generates an output signal sa1o to the drain of the second NMOS transistor N2 by performing an amplification operation. .

상기 제 2 감지 증폭부(20)는 상기 제 1 감지 증폭부(10)와 구성 및 동작이 동일하고, 제 1 입력 신호(sai)를 입력으로 받는 NMOS 트랜지스터(N4)의 드레인에서 출력 신호(sa1ob)를 발생한다.The second sense amplifier 20 has the same configuration and operation as the first sense amplifier 10 and outputs the signal sa1ob at the drain of the NMOS transistor N4 that receives the first input signal sai as an input. Will occur).

제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 출력 신호(sa1o, sa1ob)는 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 출력 신호(sa1o, sa1ob)를 제어하기 위한 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)의 드레인과 소오스에 각각 연결되고, 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1i)는 상기 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)의 게이트에 인가된다. 이 때, 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1i)가 로우 상태로 인가되는 경우에는 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)가 턴-온되어 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 출력 신호를 등가(Equalization)화시킴으로써 증폭 동작을 수행하지 않게 되고, 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1i)가 하이 상태로 인가되는 경우에는 상기 제 5 PMOS 트랜지스터(P5)가 턴-오프되어 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)에서 증폭된 신호를 제 3 감지 증폭부(30)로 제공한다.Output signals sa1o and sa1ob of the first and second sense amplifiers 10 and 20 are fifth PMOSs for controlling output signals sa1o and sa1ob of the first and second sense amplifiers 10 and 20. The first sense amplifier enable signal pse1i is connected to a gate of the fifth PMOS transistor P5. The first sense amplifier enable signal pse1i is connected to the drain and the source of the transistor P5, respectively. At this time, when the first sense amplifier enable signal pse1i is applied in a low state, the fifth PMOS transistor P5 is turned on to output the output signals of the first and second sense amplifiers 10 and 20. When the first sense amplifier enable signal pse1i is applied in a high state by equalizing, the fifth PMOS transistor P5 is turned off so that the amplification operation is not performed. The signal amplified by the sense amplifiers 10 and 20 is provided to the third sense amplifier 30.

상기 제 3 감지 증폭부(30)는 소오스가 전원 전압에 연결된 전류 미러형 제 6 및 제 7 PMOS 트랜지스터(P6, P7)와, 드레인이 상기 PMOS 트랜지스터(P6, P7)의 드레인에 각각 연결되고, 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 출력 신호(sa1o, sa1ob)를 입력받는 제 7 및 제 8 NMOS 트랜지스터(N7, N8)와, 상기 NMOS 트랜지스터(N7, N8)의 소오스에 드레인이 연결되고, 소오스가 접지에 연결되며, 제 2 감지 증폭기 인에이블 신호(pse2i)를 입력으로 하는 제 9 NMOS 트랜지스터(N9)로 이루어진다. 제 3 감지 증폭부(30)는 제 2 감지 증폭기 인에이블 신호(pse2i)가 하이 상태로 인가되는 경우에 제 9 NMOS 트랜지스터(N9)가 턴-온되어 증폭 동작을 수행하 고 제 8 NMOS 트랜지스터(N8)의 드레인으로 출력 신호(sa2o)를 발생한다.The third sensing amplifier 30 has current mirror type sixth and seventh PMOS transistors P6 and P7 having a source connected to a power supply voltage, and a drain connected to drains of the PMOS transistors P6 and P7, respectively. The seventh and eighth NMOS transistors N7 and N8 receiving the output signals sa1o and sa1ob of the first and second sense amplifiers 10 and 20 and the drains of the sources of the NMOS transistors N7 and N8. Is connected, the source is connected to ground, and is made up of a ninth NMOS transistor N9 having the second sense amplifier enable signal pse2i as an input. When the second sense amplifier enable signal pse2i is applied in a high state, the third sense amplifier 30 turns on the ninth NMOS transistor N9 to perform an amplification operation and performs an amplification operation. The output signal sa2o is generated as the drain of N8).

상기 제 3 감지 증폭부(30)의 출력 신호(sa2o)는 제 3 감지 증폭부(30)의 출력 신호를 제어하기 위한 제 8 PMOS 트랜지스터(P8)의 드레인에 연결되고, 소오스에는 접지 전원이 연결되며, 게이트에는 제 2 감지 증폭기 인에이블 신호(pse2i)가 인가된다. 제 2 감지 증폭기 인에이블 신호(pse2i)가 하이 상태로 인가되는 경우에는 상기 제 8 PMOS 트랜지스터(P8)가 턴-오프되어 제 3 감지 증폭부(30)에서 증폭된 신호가 출력되고, 제 2 감지 증폭기 인에이블 신호(pse2i)가 로우 상태로 인가되는 경우에는 제 8 PMOS 트랜지스터(P8)가 턴-온되어 하이 상태의 전원 전압이 출력됨으로써, 증폭 동작을 수행하지 않게 된다.The output signal sa2o of the third sense amplifier 30 is connected to the drain of the eighth PMOS transistor P8 for controlling the output signal of the third sense amplifier 30, and a ground power source is connected to the source. The second sense amplifier enable signal pse2i is applied to the gate. When the second sense amplifier enable signal pse2i is applied in a high state, the eighth PMOS transistor P8 is turned off to output an amplified signal from the third sense amplifier 30 and a second sense. When the amplifier enable signal pse2i is applied in a low state, the eighth PMOS transistor P8 is turned on to output a power supply voltage in a high state, thereby preventing amplification.

그러나, 상기와 같은 센스 증폭기는 전원 전압이 1.5 볼트 이하의 저전압에서 동작하는 경우에는 출력 신호가 지연되어 발생하거나, 혹은 출력 신호가 제대로 발생되고 오동작이 발생하는 경우가 많다.However, in the sense amplifier as described above, when the power supply voltage is operated at a low voltage of 1.5 volts or less, the output signal is delayed or the output signal is properly generated and malfunctions are often caused.

도 3a 및 도 3b에는 종래의 센스 증폭기에 있어서, 전원 전압이 1.5 볼트인 경우와, 1.3 볼트인 경우에 출력 파형을 도시한 것이다. 도 3a 및 도 3b의 경우에는 제 1 및 제 2 입력 신호(sai, saib) 중에서 제 1 입력 신호(sai)가 약 10 mV/ns의 기울기를 갖고 감소하는 경우를 도시하였다.3A and 3B show output waveforms when the power supply voltage is 1.5 volts and 1.3 volts in the conventional sense amplifier. 3A and 3B illustrate a case in which the first input signal sai decreases with a slope of about 10 mV / ns among the first and second input signals sai and saib.

도 3a를 참조하면, 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1)가 하이 상태로 천이하는 31 ns의 시점에서 제 1 및 제 2 입력 신호(sai, saib)는 약 20 mV의 차이가 난다. 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1)에 의한 감지 증폭 초기에는 제 1 감 지 증폭부(10)의 출력 신호(sa1o)는 상대적으로 낮은 전압으로 스윙(Swing)을 하고, 제 2 감지 증폭부(20)의 출력 신호(sa1ob)는 상대적으로 높은 전압으로 스윙을 한다.Referring to FIG. 3A, the first and second input signals sai and saib differ by about 20 mV at 31 ns when the first sense amplifier enable signal pse1 transitions to a high state. In the initial stage of the sense amplification by the first sense amplifier enable signal pse1, the output signal sa1o of the first sense amplifier 10 swings at a relatively low voltage, and the second sense amplifier ( The output signal sa1ob of 20 swings at a relatively high voltage.

상기 출력 신호(sa1o, sa1ob)을 입력으로 하는 제 3 감지 증폭부(30)의 출력 신호(sa2o)는 약 9 ns(40 ns - 31 ns)의 지연 시간을 갖고 하강하는데, 이는 제 2 감지 증폭부(20)의 출력 신호(sa1ob)가 상승하는 시간에 따라 결정된다. 이것은 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 출력 신호가 제 3 감지 증폭부(30)의 NMOS 트랜지스터(N7, N8)의 문턱 전압(Threshold Voltage) 이상으로 상승한 후에야 제 3 감지 증폭부(30)에서 증폭 동작을 수행하기 때문이다. The output signal sa2o of the third sense amplifying unit 30 that receives the output signals sa1o and sa1ob falls with a delay time of about 9 ns (40 ns-31 ns), which is the second sense amplification. It is determined according to the time when the output signal sa1ob of the unit 20 rises. This is because the third sense amplifier only after the output signals of the first and second sense amplifiers 10 and 20 rise above the threshold voltages of the NMOS transistors N7 and N8 of the third sense amplifier 30. This is because the amplification operation is performed at 30.

한편, 제 2 감지 증폭부(20)의 출력 신호(sa1ob)는 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P3, P4)가 턴-온되어야 상승하게 된다. 즉, 상기 제 3 및 제 4 PMOS 트랜지스터(P3, P4)의 게이트 신호(Vgp)가 Vcc - Vtp 이하로 되는 시점에서 출력 신호(sa1ob)가 상승하게 되는 것이다. 상기에서 Vtp는 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압이다. On the other hand, the output signal sa1ob of the second sense amplifier 20 is raised when the third and fourth PMOS transistors P3 and P4 are turned on. That is, the output signal sa1ob rises when the gate signals Vgp of the third and fourth PMOS transistors P3 and P4 become Vcc-Vtp or less. Vtp is the threshold voltage of the PMOS transistor.

따라서, 제 3 감지 증폭부(30)의 출력 신호(sa2o)를 지연 시간을 줄이고, 고속으로 출력하기 위해서는 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 PMOS 트랜지스터(P1, ... , P4)를 빨리 턴-온시키는 것이 필요하게 된다. Accordingly, in order to reduce the delay time and output the output signal sa2o of the third sense amplifier 30 at high speed, the PMOS transistors P1, ..., ... of the first and second sense amplifiers 10 and 20 are output. It is necessary to turn on P4) quickly.

도 3b는 전원 전압이 1.3 볼트인 경우에 종래의 센스 증폭기의 출력 파형을 도시한 것이다. 도 3b를 참조하면, 제 2 감지 증폭부(20)의 출력 신호(sa1ob)의 상승 시간이 느리게 되어 제 3 감지 증폭부(30)의 출력 신호(sa2o)가 로우 상태의 데 이터를 출력하는데 실패한 것을 볼 수 있다.Figure 3b shows the output waveform of a conventional sense amplifier when the power supply voltage is 1.3 volts. Referring to FIG. 3B, the rise time of the output signal sa1ob of the second sense amplifier 20 is slowed, so that the output signal sa2o of the third sense amplifier 30 fails to output low data. You can see that.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감지 증폭부의 PMOS 트랜지스터의 게이트를 프리셋 시켜놓음으로써 저전압에서도 고속 동작이 가능하고, 오동작이 발생하지 않는 고속 저전압 센스 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide a high speed low voltage sense amplifier capable of high speed operation even at low voltage and no malfunction by presetting the gate of the PMOS transistor of the sense amplifier.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 센스 증폭기의 동작 전에 감지 증폭부를 구성하는 PMOS 트랜지스터의 게이트를 동작 상태로 미리 프리셋시키기 위한 프리셋 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention is characterized in that it comprises a preset means for presetting the gate of the PMOS transistor constituting the sense amplifier before operation of the sense amplifier to the operating state in advance.

상기 프리셋 수단은 센스 증폭기가 동작하기 전에 프리셋 입력 신호를 제공받아 상기 감지 증폭부의 PMOS 트랜지스터의 게이트를 프리셋 시키기 위한 다수의 NMOS 트랜지스터와, 상기 감지 증폭부의 공통 전류원(Current Source)과 동일한 구조로 상기 NMOS 트랜지스터의 소오스에 연결되는 전류원을 포함하는 것을 특징으로 한다.The preset means includes a plurality of NMOS transistors configured to receive a preset input signal before the sense amplifier operates to preset a gate of the PMOS transistor of the sense amplifier, and the NMOS in the same structure as a common current source of the sense amplifier. And a current source connected to the source of the transistor.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센스 증폭기를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 종래의 전류 미러형 센스 증폭기에서 다수의 감지 증폭부의 PMOS 트랜지스터를 프리셋 시키기 위한 프리셋 수단(40)을 더 포함한다.2 illustrates a sense amplifier according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the apparatus may further include preset means 40 for presetting PMOS transistors of a plurality of sense amplifiers in a conventional current mirror type sense amplifier.

상기 프리셋 수단(40)은 프리셋 입력 신호(Vgset)에 따라 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 PMOS 트랜지스터(P1, ... , P4)를 프리셋 시키기위한 NMOS 트랜지스터(N10, N11)와, 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 전류원(N3, N6)과 동일한 구조로 상기 NMOS 트랜지스터(N10, N11)의 소오스에 연결된 NMOS 트랜지스터(N12)로 이루어진다. 이 때, 상기 제 12 NMOS 트랜지스터(N12)는 감지 증폭부의 전류원과 동일한 구조로 구성된 것으로서, 감지 증폭부의 전류원의 구조가 바뀌는 경우에는 상기 NMOS 트랜지스터(N12)의 구조도 그에 따라 변경되는 것이 바람직하다. 상기에서는 도 1에 도시된 전류 미러형 센스 증폭기에 있어서, 프리셋 수단을 도시한 것이다.The preset means 40 is configured to preset the NMOS transistors N10 and N11 of the PMOS transistors P1,..., And P4 of the first and second sense amplifiers 10 and 20 according to a preset input signal Vgset. ) And an NMOS transistor N12 connected to the sources of the NMOS transistors N10 and N11 in the same structure as the current sources N3 and N6 of the first and second sense amplifiers 10 and 20. In this case, the twelfth NMOS transistor N12 is configured to have the same structure as the current source of the sense amplifier. When the structure of the current source of the sense amplifier is changed, the structure of the NMOS transistor N12 is also changed accordingly. In the above, the preset means are shown in the current mirror type sense amplifier shown in FIG.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 센스 증폭기에 있어서, 전원 전압이 1.5 볼트와 1.3 볼트의 경우에 있어서, 각각 출력 파형을 도시한 것이다.4A and 4B show an output waveform when the power supply voltage is 1.5 volts and 1.3 volts in the sense amplifier according to the embodiment of the present invention, respectively.

도 4a를 참조하면, 센스 증폭기의 동작 전에 프리셋 입력 신호(Vgset)가 펄스로 인가되어 감지 증폭기의 PMOS 트랜지스터의 게이트(Vgp, Vgpb)는 문턱 전압(Vtp = 약 0.8 볼트)만큼 하강하여, 1.5 볼트 - 0.8 볼트 = 0.7 볼트로 프리셋되는 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 4A, a preset input signal Vgset is applied as a pulse prior to the operation of the sense amplifier, so that the gates Vgp and Vgpb of the PMOS transistor of the sense amplifier drop by a threshold voltage Vtp = about 0.8 volts, thereby providing 1.5 volts. You can see that it is preset to 0.8 volts = 0.7 volts.

따라서, 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1i)가 하이 상태로 천이하는 경우에 감지 증폭부의 PMOS 트랜지스터(P1, ... , P4)는 바로 턴-온되고, 제 2 감지 증폭부(20)의 출력 신호(sa1ob)는 종래의 센스 증폭기의 경우(9 ns)보다 빠르게(6.2 ns) 제 3 감지 증폭부(30)의 NMOS 트랜지스터(N8)를 턴-온시킴으로써 고속 동작이 가능해진다.Therefore, when the first sense amplifier enable signal pse1i transitions to a high state, the PMOS transistors P1,..., P4 of the sense amplification unit are turned on immediately, and the second sense amplifier 20 The output signal sa1ob can be operated at a high speed by turning on the NMOS transistor N8 of the third sensing amplifier 30 faster than the conventional sense amplifier (9 ns) (6.2 ns).

전원 전압이 1.3 볼트인 경우에는 종래의 센스 증폭기는 제 2 감지 증폭부(20)의 출력 신호(sa1ob)의 상승 시간이 느려서, 제 3 감지 증폭부(30)에서 정상적인 증폭이 이루어지지 않게 되고, 그에 따라 로우 상태의 데이터를 출력하는데 실패했지만, 도 4b를 참조하면, 본 발명의 센스 증폭기에 있어서는 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10, 20)의 PMOS 트랜지스터(P1, ... , P4)가 프리셋되어 있음으로 해서 1.5 볼트 이하의 저전압에서도 제 3 감지 증폭부(30)가 로우 상태의 정상적인 증폭 신호(sa2o)를 발생하는 것을 볼 수 있다. 특히, 도 4b에서는 제 1 감지 증폭기 인에이블 신호(pse1i)가 하이 상태로 천이한 뒤 10.7 ns 만에 출력 신호(sa2o)가 발생하는 것을 보여준다.When the power supply voltage is 1.3 volts, the conventional sense amplifier has a slow rise time of the output signal sa1ob of the second sense amplifier 20 so that the normal amplification is not performed in the third sense amplifier 30. As a result, the output of the low state data has failed, but referring to FIG. 4B, in the sense amplifier of the present invention, the PMOS transistors P1,..., P4 of the first and second sense amplifiers 10, 20 are provided. It can be seen that the third sense amplifier 30 generates a normal amplified signal sa2o in a low state even when the voltage is preset to a low voltage of 1.5 volts or less. In particular, FIG. 4B shows that the output signal sa2o occurs only after 10.7 ns after the first sense amplifier enable signal pse1i transitions to a high state.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명의 고속 저전압 센스 증폭기에 따르면, 센스 증폭기가 증폭 동작을 수행하기 전에 감지 증폭부의 PMOS 트랜지스터를 프리셋시켜 놓음으로써, 고속으로 출력 신호가 발생하며, 전원 전압이 1.5 볼트 이하의 저전압에서도 정상적인 증폭 신호를 출력하게 된다.As described in detail above, according to the high speed low voltage sense amplifier of the present invention, by presetting the PMOS transistor of the sense amplifier before the sense amplifier performs an amplification operation, an output signal is generated at a high speed, and the power supply voltage is 1.5. It will output normal amplified signal even at low voltage below volt.

이하, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. Hereinafter, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

Claims (3)

입력 신호를 감지 증폭하여 출력하는 센스 증폭기에 있어서,A sense amplifier for sensing and amplifying an input signal and outputting the same, PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터로 이루어져서, 입력 신호를 감지 증폭하여 제 1 출력 신호(sa1o)를 발생시키기 위한 제 1 감지 증폭부(10)와,A first sense amplifier 10 comprising a PMOS transistor and an NMOS transistor for sensing and amplifying an input signal to generate a first output signal sa1o; PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터로 이루어져서, 입력 신호를 감지 증폭하여 제 2 출력 신호(sa1ob)를 발생시키기 위한 제 2 감지 증폭부(20)와,A second sense amplifier 20 comprising a PMOS transistor and an NMOS transistor to sense and amplify an input signal to generate a second output signal sa1ob; 상기 제 1 감지 증폭부(10)와 제 2 감지 증폭부(20)에 접속되며, 상기 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)로부터 인가되는 출력 신호(sa1o,sa1ob)를 다시 증폭하기 위한 제 3 감지 증폭부(30)와,Amplifying the output signals sa1o and sa1ob which are connected to the first and second sense amplifiers 10 and 20 and applied from the first and second sense amplifiers 10 and 20. Third sensing amplifier for 30 and, 상기 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)에 접속되며, 상기 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)의 동작 전에 미리 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)의 PMOS 트랜지스터(P1,P2)(P3,P4)를 프리셋시키기 위한 프리셋 수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 저전압 센스 증폭기.Connected to the first and second sense amplifiers 10 and 20, and before the first and second sense amplifiers 10 and 20 operate, the first and second sense amplifiers 10 and 20 A high speed low voltage sense amplifier, comprising preset means (40) for presetting PMOS transistors (P1, P2) (P3, P4). 제 1 항에 있어서, 상기 프리셋 수단(40)은The method according to claim 1, wherein the preset means (40) 드레인이 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)를 구성하는 PMOS 트랜지스터(P1,P2)(P3,P4)의 각 게이트에 각각 연결되고, 프리셋 입력 신호를 제공받아 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)의 동작 전에 상기 PMOS 트랜지스터(P1,P2)(P3,P4)를 프리셋시키기 위한 NMOS 트랜지스터(N10,N11)와,A drain is connected to each gate of the PMOS transistors P1, P2, P3, and P4 constituting the first and second sense amplifiers 10 and 20, respectively, and receives a preset input signal to sense the first and second senses. NMOS transistors N10 and N11 for presetting the PMOS transistors P1 and P2 (P3 and P4) before the amplifiers 10 and 20 operate; 상기 NMOS 트랜지스터(N10,N11)의 소오스에 연결되고, 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)의 전류원과 동일한 구조를 가지며, 항상 턴-온되어 있는 전류원으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속 저전압 센스 증폭기. A high speed and low voltage connected to the sources of the NMOS transistors N10 and N11 and having the same structure as that of the current sources of the first and second sense amplifiers 10 and 20 and always being turned on. Sense amplifier. 제 2 항에 있어서, 상기 프리셋 수단(40)의 전류원은3. The current source of the preset means 40 according to claim 2, wherein 전류 미러형 감지 증폭부의 경우에, In the case of the current mirror sense amplifier, 제 1 및 제 2 감지 증폭부(10,20)의 PMOS 트랜지스터(P1,P2)(P3,P4)를 프리셋시키기 위한 프리셋 수단(40)의 NMOS 트랜지스터(N10,N11)의 소오스에 드레인이 연결되고, The drain is connected to the source of the NMOS transistors N10 and N11 of the preset means 40 for presetting the PMOS transistors P1 and P2 (P3 and P4) of the first and second sense amplifiers 10 and 20. , 소오스가 접지 전원에 연결되며,The source is connected to ground power, 게이트가 전원 전압에 연결되어 항상 턴-온되어 있는 NMOS 트랜지스터(N12)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속 저전압 센스 증폭기.A high speed low voltage sense amplifier, characterized in that the gate consists of an NMOS transistor (N12) connected to the supply voltage and always turned on.
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