KR100562656B1 - 감지증폭기 블록 - Google Patents

감지증폭기 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적은 전류소모 및 짧은 구동시간을 갖는 감지증폭기 블록을 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로 전달신호에 응답하여 입력된 정/부 데이터를 정/부 데이터버스로 전달하기 위한 데이터 전달수단; 프리차지신호에 응답하여 상기 정/부 데이터버스를 프리차지시키기 위한 데이터버스 프리차지수단; 상기 전달신호의 활성화부터 구동 제어신호의 활성화 전까지 활성화 되는 프리-풀업신호에 응답하여 상기 정 데이터 버스, 또는 상기 부 데이터 버스를 풀업 구동하기 위한 프리-풀업수단; 상기 구동 제어신호에 응답하여 상기 정/부 데이터 버스 사이의 전압 차이를 감지하여 증폭하기 위한 감지증폭수단; 및 상기 구동 제어신호에 응답하여 상기 정/부 데이터버스의 데이터를 각각 정/부 출력데이터로 출력하기 위한 출력 드라이빙부를 구비하는 감지증폭기 블록을 제공한다.
프리, 풀업 구동, 전류 소모, 동작 속도, 감지증폭기

Description

감지증폭기 블록{BLOCK OF SENSE AMPLIFIER}
도 1은 종래기술에 따른 감지증폭기 블록의 회로도.
도 2는 도 1의 동작 파형도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지증폭기 블록의 회로도.
도 4는 도 3의 동작 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
500 : 프리-풀업부
520 : 풀업드라이버-프리차지부
540 : 프리-데이터 전달부
560 : 풀업드라이빙부
본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 특히 불필요한 전류소모를 줄일 수 있으며 빠른 구동속도를 갖는 감지증폭기 블록에 관한 것이다.
일반적으로 감지증폭기 블록은 인가받은 두 입력신호의 미세 전압 레벨 차이를 감지 및 증폭하기 위한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 감지증폭기 블록의 내부 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 감지증폭기 블록은 전달신호(MATRB)에 응답하여 정/부 데이터(MIDB, MIDT)를 정/부 데이터버스(MADT, MADB)로 전달하기 위한 데이터 전달부(10)와, 프리차지신호(MAPCB)에 응답하여 정/부 데이터버스(MADT, MADB)를 프리차지시키기 위한 데이터버스 프리차지부(20)와, 구동 제어신호(MAEU)에 응답하여 정/부 데이터 버스(MADT, MADB) 사이의 전압 차이를 감지하여 증폭하기 위한 감지증폭기(30)와, 구동 제어신호(MAEU)에 응답하여 정/부 데이터버스(MADT, MADB)의 데이터를 각각 정/부 출력데이터(MOQP, MOQB)로 출력하기 위한 출력 드라이빙부(40)를 구비한다.
도 2는 도 1의 동작 파형도로서, 이를 참조하여 감지증폭기 블록이 인가된 정/부 데이터(MIDB, MIDT)를 감지 및 증폭하는 과정을 살펴보도록 한다.
먼저, 프리차지 시에는 프리차지신호(MAPCB)가 논리레벨 'L'로 활성화되므로, 프리차지부(20)가 정/부 데이터 버스(MADT, MDAB)를 전원전압 VDD로 프리차지시킨다.
이어, 데이터 전달부(10)는 전달신호(MATRB)의 활성화에 응답하여 정/부 데이터(MIDB, MIDT)를 각각 정/부 데이터 버스(MADT, MADB)에 인가한다. 이때, 프리차지신호(20)가 논리레벨 'H'로 비활성화되므로, 프리차지부(20)는 턴오프된다.
소정시간 뒤에 구동 제어신호(MAEU)가 활성화되면, 감지증폭기(30)가 정/부 데이터 버스(MADT, MADB) 사이의 전압 차이를 감지하여 증폭한다. 그리고 출력 드라이빙부(40)는 정/부 데이터 버스(MADT, MADB)에 실린 각각의 데이터를 정/부 출력데이터(MOQP, MOQB)로 출력한다.
한편, 전술한 바와 같은 감지증폭기 블록의 동작시간에 있어, 감지증폭기(30)가 정/부 데이터 버스(MADT, MADB) 사이의 전압 레벨 차이를 감지하는 동작에서 가장 긴 시간이 소요된다.
따라서, 정/부 데이터 버스 사이의 전압 레벨 차이가 작을 수록 감지증폭기 블록의 구동 시간이 길어질 뿐 아니라, 작은 레벨 차이를 갖는 동안 감지증폭기 내에 전원전압 VDD에서 전원전압 VSS로 흐르는 관통전류가 발생되어 불필요한 전류소모를 발생시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 적은 전류소모 및 짧은 구동시간을 갖는 감지증폭기 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 감지증폭기를 구비하는 반도체메모리소자는 전달신호에 응답하여 입력된 정/부 데이터를 정/부 데이터버스로 전달하기 위한 데이터 전달수단; 프리차지신호에 응답하여 상기 정/부 데이터버스를 프리차지시키기 위한 데이터버스 프리차지수단; 상기 전달신호의 활성화부터 구동 제어신호의 활성화 전까지 활성화 되는 프리-풀업신호에 응답하여 상기 정 데이터 버스, 또는 상기 부 데이터 버스를 풀업 구동하기 위한 프리-풀업수단; 상기 구동 제어신호에 응답하여 상기 정/부 데이터 버스 사이의 전압 차이를 감지하여 증폭하기 위한 감지증폭수단; 및 상기 구동 제어신호에 응답하여 상기 정/부 데이터버스의 데이터를 각각 정/부 출력데이터로 출력하기 위한 출력 드라이빙부를 구비한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지증폭기 블록의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지증폭기 블록은 전달신호(MATRB)에 응답하여 정/부 데이터(MIDB, MIDT)를 정/부 데이터버스(MADT, MADB)로 전달하기 위한 데이터 전달부(100)와, 프리차지신호(MAPCB)에 응답하여 정/부 데이터버스(MADT, MADB)를 프리차지시키기 위한 데이터버스 프리차지부(200)와, 전달신호(MATRB)의 활성화부터 구동 제어신호(MAEU)의 활성화 전까지 활성화 되는 프리-풀업신호(MAPREB)에 응답하여 정 데이터 버스(MIDB) 또는 부 데이터 버스(MIDT)를 풀업 구동하기 위한 프리-풀업부(500)와, 구동 제어신호(MAEU)에 응답하여 정/부 데이터 버스(MADT, MADB) 사이의 전압 차이를 감지하여 증폭하기 위한 감지증폭기(300)와, 구동 제어신호(MAEU)에 응답하여 정/부 데이터버스(MADT, MADB)의 데이터를 각각 정/부 출력데이터(MOQP, MOQB)로 출력하기 위한 출력 드라이빙부(400)를 구비한다.
이와같이 본 발명에 따른 감지증폭기 블록은 프리-풀업부(500)를 구비하여, 전달신호(MATRB)의 활성화로 부터 감지증폭기(300)가 구동되기 이전 동안 정 데이터 버스(MADT) 또는 부 데이터 버스(MADB)를 풀업 드라이빙한다. 이를 위한 프리-풀업부(500)의 회로 구현 및 동작을 다음에서 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 프리-풀업부(500)는 프리-풀업신호(MAPREB)에 응답하여 인가되는 정/부 데이터(MIDB, MIDT)를 전달하기 위한 프리-데이터 전달부(540)와, 프리-데이터 전달부(540)에 의해 논리레벨 'H'의 데이터가 인가된 데이터 버스(MADT, MADB)를 프리-풀업신호(MAPREB)에 응답하여 풀업 구동하기 위한 풀업 드라이빙부(560)와, 프리-풀업신호(MAPREB)에 응답하여 풀업 드라이빙부(560)를 오프시키기 위한 풀업드라이버-프리차지부(520)를 구비한다.
전술한 바와 같은 프리-풀업부(500)를 트랜지스터 레벨에서 다시 살펴보면, 프리-데이터 전달부(540)는 프리-풀업신호(MAPREB)를 게이트 입력으로 가지며 정 데이터(MIDB)가 인가되는 제1 입력노드와 노드 MIOB_INT 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 PMOS트랜지스터(PM1)와, 프리-풀업신호(MAPREB)를 게이트 입력으로 가지며 부 데이터(MIDT)가 인가되는 제2 입력노드와 노드 MIOT_INT 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 PMOS트랜지스터(PM2)를 구비한다.
그리고 풀업 드라이버-프리차지부(520)는 프리-풀업신호(MAPREB)를 반전시키기 위한 인버터(I1)와, 인버터(I1)의 출력신호를 게이트 입력으로 가지며 전원전압 VCORE 공급단과 노드 MIOB_INT사이에 소스-드레인 경로를 갖는 PMOS트랜지스터(PM3)와, 인버터(I1)의 출력신호를 게이트 입력으로 가지며 전원전압 VCORE 공급단과 노드 MIOT_INT사이에 소스-드레인 경로를 갖는 PMOS트랜지스터(PM4)를 구비한다.
풀업 드라이빙부(560)는 노드 MIOB_INT에 걸린 전압을 게이트 입력으로 가지며 전원전압 VDD 공급단과 부 데이터 버스(MADB) 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 PMOS트랜지스터(PM5)와, 노드 MIOT_INT에 걸린 전압을 게이트 입력으로 가지며 전원전압 VDD 공급단과 정 데이터 버스(MADT) 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 PMOS트랜지스터(PM6)를 구비한다.
도 4는 도 3의 동작 파형도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 감지증폭기 블록의 동작을 살펴보도록 한다.
먼저, 프리차지 시에는 프리차지신호(MAPCB)가 논리레벨 'L'로 활성화되므로, 프리차지부(200)가 정/부 데이터 버스(MADT, MADB)를 전원전압 VDD로 프리차지시킨다.
그리고 프리-풀업신호가 논리레벨 H로 비활성화되므로, 풀업 드라이버-프리차지부가 액티브되어 노드 MIOB_INT 및 노드 MIOT_INT를 전원전압 VCORE로 구동한다. 따라서, 노드 MIOB_INT 및 노드 MIOT_INT를 게이트 입력으로 갖는 풀업 드라이빙부(560)가 오픈된다.
이어, 데이터 전달부(100)는 전달신호(MATRB)의 활성화에 응답하여 정/부 데이터(MIDB, MIDT)를 각각 정/부 데이터 버스(MADT, MADB)에 인가한다. 이때, 프리차지신호는 논리레벨 'H'로 비활성화되어, 프리차지부(200)가 오프된다.
이때, 프리-풀업신호(MAPREB)가 전달신호(MATRB)의 활성화와 함께 활성화되므로, 프리-데이터 전달부(540)가 인가된 정/부 데이터(MIDB, MIDT)를 각각 노드 MIOB_INT 및 MIOT_INT에 인가한다. 따라서, 노드 MIOB_INT 및 MIOT_INT 중 논리레벨 'L'를 갖는 노드를 게이트 입력으로 갖는 풀업 드라이빙부(560) 내 PMOS트랜지스터(PM5, PM6)가 턴온되어 해당 데이터 버스를 풀업 구동하게 된다.
도면에 예시된 바와 같이, 정 데이터(MIDB)가 논리레벨 'H'를 갖고 부 데이터(MIDT)가 논리레벨 'L'를 갖는 경우, PMOS트랜지스터 PM6가 부 데이터(MIDT)가 인가된 노드 MIOT_INT에 의해 턴온되어 정 데이터 버스(MADT)를 풀업 구동하게 된다.
소정시간 뒤에 구동 제어신호(MAEU)가 활성화되면, 감지증폭기(300)가 정/부 데이터 버스(MADT, MADB) 사이의 전압 차이를 감지하여 증폭한다. 그리고 출력 드라이빙부(400)는 정/부 데이터 버스(MADT, MADB)에 실린 각각의 데이터를 정/부 출력데이터(MOQP, MOQB)로 출력한다.
한편, 전달신호가 인가된 뒤, 본 발명에 따른 정/부 데이터 버스의 논리레벨 변화 'A'가 종래에 따른 정/부 데이터 버스의 논리레벨 변화 'B'에 비해 빠른 것을 알 수 있다. 즉, 감지증폭기가 구동되기 이전에 본 발명에 따른 정/부 데이터 버스가 갖는 전압레벨 차이가 커, 감지증폭기 블록의 구동시간이 줄어든다.
또한, 감지증폭기의 직전에 정/부 데이터 버스 사이의 전압 레벨 차이가 종래에 비해 크기 때문에, 종래 감지증폭기 내에서 전원전압 VDD에서 전원전압 VSS로 관통전류가 흐르던 현상이 발생되지 않아 불필요한 전류소모를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 프리-풀업부를 구비하여 감지증폭기가 구동되기 이전에 논리레벨 H의 데이터를 갖는 데이터 버스를 풀업 구동하므로서, 보다 빠르게 구동될 뿐 아니라 불필요한 전류소모를 줄인다.

Claims (5)

  1. 전달신호에 응답하여 입력된 정/부 데이터를 정/부 데이터버스로 전달하기 위한 데이터 전달수단;
    프리차지신호에 응답하여 상기 정/부 데이터버스를 프리차지시키기 위한 데이터버스 프리차지수단;
    상기 전달신호의 활성화부터 구동 제어신호의 활성화 전까지 활성화 되는 프리-풀업신호에 응답하여 상기 정 데이터 버스, 또는 상기 부 데이터 버스를 풀업 구동하기 위한 프리-풀업수단;
    상기 구동 제어신호에 응답하여 상기 정/부 데이터 버스 사이의 전압 차이를 감지하여 증폭하기 위한 감지증폭수단; 및
    상기 구동 제어신호에 응답하여 상기 정/부 데이터버스의 데이터를 각각 정/부 출력데이터로 출력하기 위한 출력 드라이빙부
    를 구비하는 감지증폭기 블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리-풀업수단은,
    상기 프리-풀업신호에 응답하여 인가되는 상기 정/부 데이터를 전달하기 위한 프리-데이터 전달부와,
    상기 프리-데이터 전달부에 의해 논리레벨 'H'의 데이터가 인가된 데이터 버스를 상기 프리-풀업신호에 응답하여 풀업 구동하기 위한 풀업 드라이빙부와,
    상기 프리-풀업신호에 응답하여 상기 풀업 드라이빙부를 오프시키기 위한 풀업드라이버-프리차지부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 감지증폭기 블록.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프리-데이터 전달부는,
    상기 프리-풀업신호를 게이트 입력으로 가지며 상기 정 데이터가 인가되는 제1 노드와 제2 노드 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 제1 PMOS트랜지스터와,
    상기 프리-풀업신호를 게이트 입력으로 가지며 상기 부 데이터가 인가되는 제3 노드와 제4 노드 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 제2 PMOS트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 감지증폭기 블록.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 풀업 드라이버-프리차지부는,
    상기 프리-풀업신호를 반전시키기 위한 인버터와,
    상기 인버터의 출력신호를 게이트 입력으로 가지며 제1 전원전압 공급단과 상기 제2 노드 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 제3 PMOS트랜지스터와,
    상기 인버터의 출력신호를 게이트 입력으로 가지며 상기 제1 전원전압 공급단과 상기 제4 노드 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 제4 PMOS트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 감지증폭기 블록.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 풀업 드라이빙부는,
    상기 제2 노드에 걸린 전압을 게이트 입력으로 가지며 제2 전원전압 공급단과 상기 부 데이터 버스 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 제5 PMOS트랜지스터와,
    상기 제4 노드에 걸린 전압을 게이트 입력으로 가지며 상기 제2 전원전압 공급단과 상기 정 데이터 버스 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 제6 PMOS트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 감지증폭기 블록.
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