KR100955089B1 - 빠르고 안정하며 정확한 비트 라인 전압을 생성하기 위한캐스코드 증폭기 회로 - Google Patents

빠르고 안정하며 정확한 비트 라인 전압을 생성하기 위한캐스코드 증폭기 회로 Download PDF

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Abstract

빠르고, 안정하며 정확한 비트 라인 전압(230)을 발생시키는 캐스코드 증폭기 회로(205)가 개시된다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 캐스코드 증폭기 회로(205)는 비트 라인 전압(230)에 연결된 소스와, 출력 전압(225)에 연결된 드레인을 가지는 트랜지스터(210)를 포함한다. 상기 캐스코드 증폭기 회로(20)는 또한, 비트 라인 전압(230)에 연결된 반전 입력(215)과, 기준 전압(202)과 연결된 비반전 입력과, 제1 트랜지스터(210)의 게이트에 연결된 출력(280)을 포함한다. 상기 트랜지스터(210) 및 차동 회로(212)의 연산은 빠르고, 안정적인 정확한 비트 라인 전압(230)을 발생시킨다.

Description

빠르고 안정하며 정확한 비트 라인 전압을 생성하기 위한 캐스코드 증폭기 회로{CASCODE AMPLIFIER CIRCUIT FOR PRODUCING A FAST, STABLE AND ACCURATE BIT LINE VOLTAGE}
본 발명은 일반적으로 반도체 디바이스 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 메모리 디바이스에서의 비트 라인 전압의 발생에 관한 것이다.
전류를 전압으로 변환하기 위한 캐스코드(cascode) 증폭기들은 본 기술분야에서 알려져 있다. 전류-전압 변환은 특히, 제1 전류와 제2 전류 간에 비교가 요구될 때 유용하다. 그 이유는, 예를 들어 두 전압 값을 비교하기 위하여 연산 증폭기들과 같은 전압 비교기들이 손쉽게 이용 가능하기 때문이다. 따라서, 두 전류값들을 비교하는 기존의 접근 방식은 먼저, 전류 값들을 전압 값들로 변환하는 단계와, 이어서 연산 증폭기를 사용하여 상기 전압값들을 비교하는 단계를 포함한다.
사실상, 전류값들의 비교는 다양한 응용분야에서 유용하다. 예를 들어, 디바이스 또는 소자의 상태는 종종 상기 디바이스 또는 소자에 관한 전류에 의해 표현된다. 메모리 디바이스의 경우, 예를 들면, 메모리 디바이스 내의 메모리 셀의 상태는 메모리 셀에 의해 유도된 전류에 의해 일반적으로 표현된다. 예를 들어, 메모리 셀 전류가 기준 전류 값보다 작다면, 상기 메모리 셀은 "프로그램된 (programmed)" 셀로서 정의될 수 있다. 반대로, 메모리 셀 전류가 상기 기준 전류 값보다 크다면, 상기 메모리 셀은 "소거(erased)" 셀로서 정의될 수 있다. 이러한 예시로서, 검출된 메모리 셀 전류와 기준 전류 간의 비교는 상기 메모리 셀의 상태를 결정하기 위해 요구된다. 상기 지적한 바와 같이, 실제로, 메모리 셀 전류 및 기준 전류는 먼저, 대응하는 전압 값으로 변환되고, 이어서 상기 변환된 전압 값은 연산 증폭기를 사용하여 비교된다.
알려진 캐스코드 증폭기들은 몇몇 문제점들을 가진다. 먼저, 캐스코드 증폭기를 메모리 셀에 연결하는 노드에서 전압(즉, 비트라인 전압)을 안정화시키는 것이 바람직한 반면, 이렇게 하는 것은 종종 어렵다. 그 이유는, 공급 전압, 공정 및 온도에서의 변화들과 같은 여러 가지 변화로 인하여, 캐스코드 증폭기에서 구현된 트랜지스터의 문턱 전압(VT)이 넓은 가변 범위를 가질 수 있기 때문이다. 캐스코드 증폭기에서 구현된 트랜지스터들은 일반적으로 서로 다른 타입(예를 들어, 서로 다른 문턱 전압 범위를 가진다)이기 때문에, 트랜지스터들은 이러한 변화들에 대하여 서로 긴밀하게 대처(track)하지 못하며, 그에 따라 매우 변화하고 그러한 변화에 상당히 의존적인 비트 라인 전압을 야기한다. 불안정한 비트 라인 전압은, 캐스코드 증폭기로부터 신뢰할 수 없는 출력 전압을 야기할 수 있다. 따라서, 상기 설명된 바와 같은, 공지된 캐스코드 증폭기 회로의 결점들을 극복하기 위하여, 그리고 빠르고 안정하며 정확한 비트 라인 전압을 제공하기 위하여 본 기술분야에서 엄격한 요구사항이 존재한다.
차동 회로는 반도체 디바이스 소자들 내의 많은 기능을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인 연결의 문제를 처리하는 데이터 감지 방식을 설명하는 미국 특허 US 5,949,727에서, 차동 증폭기는 프리차지(pre-charge)를 발생시키는 회로에서 사용된다.
본 발명은 빠르고 안정적이며 정확한 비트 라인 전압을 발생시키는 캐스코드 증폭기 회로를 위한 기술분야의 요구사항을 처리하고 해결한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 캐스코드 증폭기 회로는 비트 라인 전압에 연결된 소스와, 출력 전압에 연결된 드레인을 구비한 제1 트랜지스터를 포함한다. 예를 들어, 제1 트랜지스터는 증가형 모드 FET가 될 수 있고, 예시적인 방식으로, 상기 제1 트랜지스터는 인에이블 트랜지스터 및 저항을 통해 공급 전압에 연결될 수 있다.
상기 예시적인 실시예는 또한, 비트 라인 전압에 연결된 반전 입력과, 기준 전압에 연결된 비반전 입력과, 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 연결된 출력을 가지는 차동 회로를 포함한다. 상기 차동 회로는 네거티브 피드백 차동 증폭기로서 동작한다. 일 실시예로서, 차동 회로의 반전 입력은 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 차동 회로의 비반전 입력은 제3 트랜지스터를 포함하며, 여기서 예시적인 방식으로, 제2 트랜지스터의 게이트는 비트 라인 전압에 연결되고 제2 트랜지스터의 드레인은 제1 트랜지스터의 게이트에 연결되며, 상기 제3 트랜지스터의 게이트는 기준 전압에 연결된다. 이러한 특정 실시예로서, 제2 트랜지스터의 드레인은 또한, 하나의 저항을 통해 공급 전압에 연결될 수 있고, 상기 제3 트랜지스터의 드레인은 또 다른 저항을 통해 공급 전압에 연결된다. 일 실시예로서, 비트 라인 전압은 선택 회로를 통해 메모리 셀에 연결되며, 여기서 예컨대, 상기 메모리 셀은 접지에 연결된 소스를 가진다. 본 발명의 다른 특징들 및 이점들은, 후술하는 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 검토한 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 공지된 캐스코드 증폭기 회로의 개괄적인 회로를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 캐스코드 증폭기 회로의 일 실시예의 개괄적인 회로를 도시한다.
본 발명은 빠르고 안정적이며 정확한 비트 라인 전압을 발생시키기 위한 캐스코드 증폭기 회로에 관한 것이다. 후술하는 설명은 본 발명의 구현과 연관된 특정 정보를 포함한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는, 본원 출원에서 특별히 논의된 것과 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 더욱이, 본 발명의 특정한 구체적인 사항들 중 몇몇은, 본 발명을 불명확하게 하지 않도록 논의되지 않는다.
본원 출원 및 본원 출원의 상세한 설명에 수반된 도면들은 단지 본 발명의 예시적인 실시예들에 관한 것이다. 간결성을 위하여, 본 발명의 다른 실시예들은 본원 출원에서 특별히 설명되지 않으며, 본 도면들에 의해 특별히 도시되지 않는다.
본 발명의 특징들 및 이점들을 도시하기 위하여, 비트 라인 전류를 전압으로 변환하기 위해 공지된 캐스코드 증폭기 회로(105)의 간단한 설명이 도 1을 참조하여 제공된다. 도시된 바와 같이, 예컨대, 그 자체로서 메모리 디바이스의 부분이 될 수 있는 캐스코드 증폭기 회로(105)는 더 큰 회로 배열(100)의 일부분이 될 수 있다.
캐스코드 증폭기 회로(105)는 일반적으로, 트랜지스터(110) 및 트랜지스터(115)를 포함하며, 트랜지스터(110)의 게이트 단자는 트랜지스터(115)의 드레인 단자에 연결되며, 트랜지스터(115)의 게이트 단자는 노드(130)에서 트랜지스터(110)의 소스 단자에 연결된다. 트랜지스터(115)의 소스 단자는 접지(170)에 연결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 캐스코드 증폭기 회로(105)는 인에이블 트랜지스터들(150, 155), 저항(160), 및 트랜지스터(165)를 더 포함한다. 인에이블 트랜지스터(150)는 저항(160)을 통해 트랜지스터(110)에 연결되며, 인에이블 트랜지스터(155)는 저항성 부하로 동작하는 트랜지스터(165)를 통해 트랜지스터(115)에 연결된다. 인에이블 트랜지스터들(150 및 155)은 캐스코드 증폭기 회로(105)를 턴 온(turn on)하기 위해 활성화된다.
캐스코드 증폭기 회로(105)는 또한 노드(130)에서 선택 회로(일반적으로, 간략화된 y-디코더(140)로 도시됨)를 통해 메모리 셀(135)에 연결되어, 메모리 셀(135)의 메모리 셀 전류(120)를 감지한다. 동작 시, y-디코더(140) 및 메모리 셀(135)은 라인(122)을 따라 메모리 셀(135)과 연관된 메모리 셀 전류(120)를 유도한다(본 출원의 목적을 위하여, 라인(122)은 "비트 라인"이라 생각될 수 있고, 그와 같이, 단순성을 위하여 "비트 라인(122)"으로 언급될 수 있다). 메모리 셀 전류(120)에 응답하여, 캐스코드 증폭기 회로(105)는 노드(125)에서 출력 전압을 발생시킨다. 예를 들어, 노드(125)에서의 출력 전압은 기준 전압과의 비교를 위하여 연산 증폭기(도시되지 않음)에 제공될 수 있다. 유사한 캐스코드 증폭기 회로 구성이 노드(125)에서 출력 전압과의 비교를 위해 기준 전류(기준 셀과 관련됨)를 기준 전압으로 변환시키도록 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 메모리 셀의 상태는 노드(125)에서의 출력 전압을, 연산 증폭기를 이용하는 기준 전압과 비교하여 결정될 수 있다.
그러나, 캐스코드 증폭기 회로(105)와 연관된 몇몇 단점들이 있다. 먼저, 캐스코드 증폭기 회로는 노드(130)에서 전압 즉, 비트 라인 전압을 안정화시키는데 바람직한 반면, 공급 전압, 온도 및 공정에서의 변화는 노드(130)에서의 불안정한 비트 라인 전압을 초래할 수 있고, 그에 따라 에러들, 예컨대 읽기 연산 동안 잠재적인 에러들을 생성할 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 공정, 온도에서의 변화와 같은 변화들 때문에, 트랜지스터들(110, 115 및 165)의 문턱 전압(VT)의 범위는 변할 수 있다. 캐스코드 증폭기 회로(105)의 트랜지스터들(110, 115 및 165)은 서로 다른 타입들 예컨대, 상이한 문턱 전압 범위를 가지며, 트랜지스터들(110, 115 및 165)은 이러한 변화에 대하여 긴밀하게 대처하지 못한다. 결과적으로, 노드(130)의 비트 라인 전압은 상당히 변화하며, 그러한 변화에 매우 의존한다. 예를 들어, 특정한 경우, 노드(130)에서의 비트 라인 전압은 약 450에서 800밀리볼트(mV)까지 변화할 수 있으며, 특히, 약 650과 700mV 사이의 상대적으로 일정한 전압이 노드(130)에서 추구될 때 수용 불가능하다. 더욱이, 노드(130)에서의 불안정한 비트 라인 전압은 메모리 셀 전류(120)에서 변화를 생성할 수 있다. 출력 전압(125)은 메모리 셀 전류(120)에 기초하기 때문에, 노드(130)에서의 불안정한 비트 라인 전압에 의한 신뢰할 수 없는 메모리 셀 전류(120)는, 캐스코드 증폭기 회로(105)에 의해 생성된 노드(125)에서의 신뢰할 수 없는 출력 전압을 초래할 수 있다.
도 2를 참조하면, 빠르고 안정하며 정확한 비트 라인 전압을 생성하기 위하여 본 기술분야의 요구사항을 처리하고 해결하는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드 증폭기 회로(205)의 개략적인 회로가 도시되어 있다. 캐스코드 증폭기 회로(205)는 더 큰 회로 배열(200)의 일부분이 될 수 있으며, 예를 들어, 그 자체로서 메모리 디바이스의 부분이 될 수 있다. 따라서, 캐스코드 증폭기 회로(205)는 다양한 다른 회로들 및/또는 전기적인 소자들에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에 도시되고 이하에서 설명된 예시적인 실시예에 따르면, 비록 본 발명은 다른 실시예들의 폭넓은 다양한 응용분야에서 전류-전압 변환에 적합할 수도 있으나, 캐스코드 증폭기 회로(205)는 메모리 셀 전류를 전압으로 변환하기 위해 이용된다.
캐스코드 증폭기 회로(205)는 입력 기준 전압 신호(REF)(202) 및 공급 전압(VCC)(245)을 수신하도록 구성되며, 메모리 셀 전류(220)를 감지함으로써 노드(225)에서 출력 전압(VOUT)을 발생시킨다. 캐스코드 증폭기 회로(205)는 노드(230)에서 빠르고, 안정적이고 정확한 비트 라인 전압을 생성하도록 더 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 캐스코드 증폭기 회로(205),는 메모리 셀 전류(220)를 감지하기 위하여, 노드(230)에서 단순화된 y-디코더(240)로 일반적으로 도시된 선택 회로를 통해 메모리 셀(235)에 연결된다. 메모리 셀(235)의 소스 단자는 접지(270)에 연결된다.
본 실시예에서, VCC(245)는 약 1.6에서 2.0 볼트(V)의 범위 내에서 공급 전압을 제공하며, REF(202)는 약 0.65에서 0.7V(또는 0.8V와 같은 또 다른 전압)의 범위에서 기준 전압을 제공한다. 활성화될 때, y-디코더(240) 및 메모리 셀(235)은 라인(222)을 따라 메모리 셀(235)과 연관된 메모리 셀 전류(220)(본 발명의 목적을 위하여, 라인(222)은 "비트 라인"으로 생각될 수 있고, 그와 같이, 단순성을 위하여 "비트 라인(222)"로 언급될 수 있다.)를 유도한다. 상기 설명된 바와 같이, 메모리 셀 전류(220)는 상태 즉, 예컨대 메모리 셀(235)의 "프로그램된" 또는 "소거" 상태를 나타낼 수 있다.
이제 캐스코드 증폭기 회로(205)의 구성을 구체적으로 설명하면, 캐스코드 증폭기 회로(205)는 트랜지스터(210) 및 차동 회로(212)를 포함한다. 도 2에 도시된 특정 실시예로서, 트랜지스터(210)는 예컨대, 증가형 모드 NFET과 같은 n-채널 FET(NFET)이다. 일 실시예에 따르면, 트랜지스터(210)는 약 0.3에서 0.6V 범위 내의 문턱 전압(VT)을 가진다. 트랜지스터(210)의 소스 단자는 노드(230)에서 y-디코더(240) 및 메모리 셀(235)의 비트 라인(222)에 연결된다. 노드(230)는 차동 회로(212)의 하나의 입력에 더 연결된다. 도 2에 도시된 특정 실시예로서, 노드(230)는 이하에서 더 상세하게 설명된 바와 같이, 차동 회로(212)의 반전 입력에 연결된다. 트랜지스터(210)의 게이트 단자는 노드(280)에서 차동 회로(212)의 출력단에 연결된다. 트랜지스터(210)의 드레인 단자는 캐스코드 증폭기 회로(205)에 의해 VOUT이 발생되는 노드(225)에 연결된다. 공급 전압 VCC(245)는 인에이블 트랜지스터(250) 및 저항(260)을 통해 노드(225)에서 트랜지스터(210)의 드레인 단자에 연결될 수 있다. 도 2에 도시된 특정 실시예로서, 인에이블 트랜지스터(250)는 P-채널 FET(PFET)이며, 캐스코드 증폭기 회로(205)를 턴 온 하기 위해 활성화된다. 일 실 시예로서, 저항(260)은 약 15 내지 30킬로옴(kΩ)이다.
캐스코드 증폭기 회로(205)는 충전 트랜지스터들(279 및 278)을 더 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 특정 실시예로서, 트랜지스터(278)는 증가형 모드 NFET와 같은 NFET이며, 트랜지스터(279)는 PFET이다. 트랜지스터(278)의 소스 단자는 노드(230)에 연결되며, 아울러 트랜지스터(278)의 게이트 단자는 노드(280)에 연결되고, 트랜지스터(278)의 드레인 단자는 트랜지스터(279)의 드레인 단자에 연결된다. 트랜지스터(279)의 소스 단자는 공급 전압 VCC(245)에 연결되고, 트랜지스터(279)의 게이트 단자에 (도 2에서
Figure 112008049877917-pct00001
로서 표현된) 충전 신호가 공급된다. 충전 신호
Figure 112008049877917-pct00002
는 캐스코드 증폭기 회로(205)의 초기 활성화 동안에 임시 신호를 공급한다. 트랜지스터들(279 및 278)이 활성화될 때, 본 예시에서 전압(230)은 트랜지스터들(279 및 278)이 스위치 오프된 후, 바람직한 전압 즉, 약 0.65에서 0.7V(또는 0.8V와 같은 또 다른 전압)의 범위 내에서 빠르게 풀 업(pull up) 된다. 캐스코드 증폭기 회로(205)는 노드(230)에 연결된 드레인 단자와, 접지(270)에 연결된 소스 단자를 구비한 NFET 트랜지스터(297)를 더 포함할 수 있다. (도 2에서 CHG로서 표시된) 임시 충전 신호는 캐스코드 증폭기 회로(205)의 초기 활성화 동안에 트랜지스터(297)의 게이트 단자에 공급된다. 활성화될 때, 트랜지스터(297)는 노드(230)에서 바람직한 전압 즉, 약 0.65에서 0.7V(또는 0.8V와 같은 또 다른 전압)의 범위 내의 전압에 근접한 전압을 클램프(clamp) 하도록 동작하며, 충전 트랜지스터들(279 및 278)에 의해 초기적으로 풀 업 될 때 노드(230)에서의 전압 오버슈트(overshoot)에 대비해 보호한다. 캐스코드 증폭기 회로(205)의 초기 활성화 후, 트랜지스터들(279, 278 및 297)은 스위치 오프되며, 캐스코드 증폭기 회로(205)의 동작에 영향을 미치지 않을 것이다.
도 2에 도시된 특정 실시예에 따르면, 차동 회로(212)는 네거티브 피드백 차동 증폭기로서 동작하며, 트랜지스터들(215, 217) 및 저항들(255, 257)을 포함한다. 저항들(255 및 257)은 예컨대, 낮은 전도성 물질을 포함하는 일반적인 저항들뿐만 아니라 저항들로서 동작하도록 구성된 트랜지스터들과 같은 다양한 타입의 저항성 부하들을 표현하기 위해 단순한 모델로서 사용된다는 것에 주의한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 트랜지스터들(215, 217)은 예컨대 공핍 모드 NFET들과 같은 n-채널 FET들(NFET들)이다. 일 실시예에 따르면, 각 트랜지스터(215 또는 217)는 약 0.4에서 0.1V의 범위 내에서 VT를 가지며, 포화 영역에서 동작한다. 트랜지스터(215)의 게이트 단자는 노드(230)에 연결되고, 차동 회로(212)의 반전 입력을 형성한다. 트랜지스터(217)의 게이트 단자는 차동 회로(212)의 비반전 입력을 형성하고, REF(202)가 공급된다. 트랜지스터들(215 및 217)의 소스 단자는 전류원(295)을 통해 접지(270)에 연결된다. 트랜지스터(215)의 드레인 단자는 차동 회로(212)의 출력을 형성하기 위하여 노드(280)에 연결된다. 앞서 설명된 바와 같이, 차동 회로(212)의 출력은 노드(280)에서 트랜지스터(210)의 게이트 단자에 연결된다. 노드(280)는 저항(255)을 통해 VCC(245)에 더 연결된다. 트랜지스터(217)의 드레인 단자는 저항(257)을 통해 VCC(245)에 연결된다. 차동 회로(212)의 저항들(255 및 257)은 소정의 저항성 부하를 제공하고, 상기 언급된 바와 같이, 다른 실시예들(예컨대, 전류 미러 부하 회로들)에서 다른 부하들에 의해 교체될 수 있다. 더욱이, 차동 회로(212)는, 도 2에 도시된 특정 실시예에서 예시된 단단(single-stage) 차동 회로 대신에, 다른 실시예들에서 두단, 세단, 또는 다단 차동 회로가 될 수 있다.
이제 캐스코드 증폭기 회로(205)의 동작을 설명하면, 캐스코드 증폭기 회로(205)는 인에이블 트랜지스터(250)에 의해 활성화된다. 예를 들어, 메모리 셀(235)과 연관된 읽기 연산이 수행되어야 할 때, 트랜지스터(250)는 활성화되고, 그에 따라 캐스코드 증폭기 회로(205)가 활성화된다. 메모리 셀(235)의 선택으로 인하여, 전류(220)는 메모리 셀(235)에 의해 Y-디코더(240)를 통해 유도된다. 메모리 셀 전류(220)에 응답하여, VOUT이 노드(225)에서 저항(260)을 통해 전개된다. 일반적으로, 비트 라인(222)을 통과하는 비교적 높은 메모리 셀 전류(220)는 노드(225)에서 발생된 비교적 낮은 VOUT과 부합한다. 반대로, 비트 라인(222)을 통과하는 비교적 낮은 메모리 셀 전류(220)는 노드(225)에서 발생된 비교적 높은 VOUT에 대응한다. 이어서, 상기 설명된 바와 같이, 노드(225)에서 발생된 VOUT은 기준 셀에 대응하는 기준 전압과 비교하기 위하여 연산 증폭기에 제공될 수 있다.
노드(230)에서의 비트 라인 전압은, 트랜지스터(210)에 대응하는 차동 회로(212)에 의해 빠르고, 안정하며 정확한 방식으로 발생된다. 도 2의 특정 실시예로서, 노드(230)에서의 바람직한 비트 라인 전압은 약 0.65에서 0.7V(또는 0.8V와 같은 또 다른 전압)의 범위 내에 있다. 상기 범위에 대응하는 노드(230)에서의 빠르고, 안정하며 정확한 비트 라인 전압을 획득하기 위하여, 차동 회로(212)는 (트랜지스터(217)의 게이트 단자와 일치하는) 자신의 비반전 입력에서 REF(202)를 수신하도록 구성된다. 상기 설명된 바와 같이, REF(202)는, 도 2에 도시된 특정 실시예에서 약 0.65V에서 0.7V(또는 0.8V와 같은 또 다른 전압)의 범위 내에서 상대적으로 안정한 전압 레벨을 제공한다. 차동 회로(212)는 (노드(230)에서 비트 라인 전압에 의해 구동되는 트랜지스터(215)의 게이트 단자에 대응하는) 자신의 반전 입력의 노드(230)에서 비트 라인 전압을 수신하도록 더 구성된다. 이어서, 차동 회로(212)는 노드(280)에 전압 출력을 제공한다. 차동 회로(212)는, (노드(230)에서 비트 라인 전압에 대응하는) 반전 입력 전압이 (REF(202)에 대응하는) 비반전 입력 전압 아래로 감소할 때 노드(280)에서의 전압 출력이 증가하도록 동작한다. 반대로, 반전 입력 전압이 (REF(202)에 대응하는) 비반전 입력 전압을 초과하여 증가할 때, 노드(280)에서의 전압 출력은 감소한다.
노드(280)에서의 전압 출력은 트랜지스터(210)의 게이트 단자를 제어하며, 변화에 불구하고 노드(230)에서 비트 라인 전압 레벨을 안정화시키기 위하여 상기 배열에서 네거티브 피드백으로서 동작한다. 예를 들어, 트랜지스터(210)의 VT가 낮을 때(예컨대, 0.3V에 근접할 때), 트랜지스터(210)는 더 많은 전류를 유도하여 노드(230)에서의 비트 라인 전압을 증가시키도록 동작한다. 노드(230)에서의 비트 라인 전압이 REF(202)를 초과하여 증가할 때, 차동 회로(212)는 노드(280)에서 전압 출력을 감소시킨다. 결과적으로, 노드(280)를 통해 트랜지스터(210)에 공급된 전압은 감소되고 트랜지스터(210)는 더 적은 전류를 유도하며, 그에 따라 노드(230)에서의 비트 라인 전압을 감소시키고, 트랜지스터(210)의 낮은 VT에 의한 노드(230)에서의 증가된 비트 라인 전압을 오프셋(offset)한다. 반면, 트랜지스터(210)의 VT가 높을 때(예컨대, 0.6V에 근접할 때), 트랜지스터(210)는 더 적은 전류를 유도하여 노드(230)에서의 비트 라인 전압을 감소시키도록 동작한다. 노드(230)에서의 비트 라인 전압이 REF(202) 아래로 감소할 때, 차동 회로(212)는 노드(280)에서의 전압 출력을 증가시킨다. 결과적으로, 노드(280)를 통해 트랜지스터(210)에 공급된 전압은 증가되고 트랜지스터(210)는 더 많은 전류를 유도하며, 그에 따라 노드 (230)에서의 비트 라인 전압을 증가시키고, 트랜지스터(210)의 높은 VT에 의한 노드(230)에서의 감소된 비트 라인 전압을 오프셋한다. 실제로, 도 2의 특정 실시예에 있어서, 노드(230)에서의 비트 라인 전압은 안정화되며, REF(202)의 전압에 근접하게 유지된다.
요약하자면, 노드(230)에서의 비트 라인 전압은 캐스코드 증폭기 회로(205)에 의해 빠르고, 안정하며 정확한 방식으로 발생되고 유지되며, 일반적으로 공급 전압, 공정 및 온도의 변화에 영향을 받지 않는다. 결과적으로, 노드(205)에서 발생된 VOUT은 메모리 셀(235)과 연관된 메모리 셀 전류(220)에 더욱 정확하게 대응한다. 이어서, 캐스코드 증폭기 회로(205)에 의해 노드(225)에서 발생된 VOUT은, 기준 셀에 대응하는 기준 전압과의 신뢰성 있는 비교를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들의 상기 설명으로부터, 다양한 기술들이 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 본 발명의 개념을 구현하기 위해 사용될 수 있음이 명백하다. 더욱이, 본 발명은 특정 실시예들에 관하여 설명되었으나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 변형물들이 형태적이고 구체적으로 만들어질 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 트랜지스터들의 타입들, 저항성 부하들 및 특정 전압, 또는 본 출원에서 언급된 전압 범위는 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 수정될 수 있다. 상기 설명된 예시적인 실시예들은 예시적이며 비제한적인 모든 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명은 여기서 설명된 특정한 예시적인 실시예들로 제한되지 않으며, 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 다수의 재배열, 변형물, 대체물들이 가능함을 인정해야 할 것이다.
그에 따라, 빠르고, 안정하며 정확한 비트 라인 전압을 생성하기 위한 캐스코드 증폭기 회로가 설명되었다.

Claims (10)

  1. 비트 라인 전압을 발생시키는 캐스코드 증폭기 회로(205)로서,
    상기 비트 라인 전압(230)에 연결되는 소스와, 그리고 출력(225)에 연결되는 드레인을 구비한 제 1 트랜지스터(210)를 포함하며; 그리고
    상기 비트 라인 전압(230)에 연결되는 반전 입력과, 기준 전압 입력(202)에 연결되는 비반전 입력과, 그리고 상기 제 1 트랜지스터(210)의 게이트에 연결되는 출력(280)을 구비한 차동 회로(212)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 증폭기 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차동 회로(212)는 제 2 트랜지스터(215) 및 제 3 트랜지스터(217)를 포함하며,
    여기서, 상기 반전 입력은 상기 제 2 트랜지스터(215)의 게이트를 포함하고,
    상기 기준 전압 입력(202)은 상기 제 3 트랜지스터(217)의 게이트를 포함하고, 그리고
    상기 출력(280)은 상기 제 2 트랜지스터(215)의 드레인인 것을 특징으로 하는 캐스코드 증폭기 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터(210)는 증가형 모드 FET(enhancement mode FET)인 것을 특징으로 하는 캐스코드 증폭기 회로.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비트 라인 전압(230)은 선택 회로(240)를 통해 메모리 셀(235)에 연결되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 증폭기 회로.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터(210)는 제 4 트랜지스터(250) 및 저항(260)을 통해 공급 전압(245)에 연결되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 증폭기 회로.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차동 회로(212)는 네거티브 피드백 차동 증폭기(negative feedback differential amplifier)로서 동작하는 것을 특징으로 하는 캐스코드 증폭기 회로.
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