KR20010056790A - Current mirror type high-gain sense amplifier - Google Patents

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KR20010056790A
KR20010056790A KR1019990058399A KR19990058399A KR20010056790A KR 20010056790 A KR20010056790 A KR 20010056790A KR 1019990058399 A KR1019990058399 A KR 1019990058399A KR 19990058399 A KR19990058399 A KR 19990058399A KR 20010056790 A KR20010056790 A KR 20010056790A
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공용호
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박종섭
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Abstract

PURPOSE: A sense amplifier is provided to amplify an input signal having a small voltage difference to a large output signal by configuring a comparison unit receiving input signals by using NMOS transistors parallel with each other. CONSTITUTION: The sense amplifier of high sensitive current mirror type includes a current mirror(110), a comparison unit(120) and the fifth NMOS transistor(N31). The current mirror consists of the first and second PMOS transistors whose sources receive a supply voltage. The drain of the second PMOS transistor outputs an output signal. The comparison unit consists of the first through fourth NMOS transistors. The first and second PMOS transistors connects parallel with each other, connect with the drain of the first PMOS transistor, and receive an non-inverted signal and an output signal of the second PMOS transistor. The third and fourth PMOS transistors connects parallel with each other, connect with the drain of the second PMOS transistor, and receive a non-inverted signal and an output signal of the first PMOS transistor. The fifth NMOS transistor connects sources of the first through fourth NMOS transistor with a ground voltage and receives an enable signal to its gate.

Description

고감도 전류 미러형 센스 증폭기{CURRENT MIRROR TYPE HIGH-GAIN SENSE AMPLIFIER}High sensitivity current mirror type sense amplifier {CURRENT MIRROR TYPE HIGH-GAIN SENSE AMPLIFIER}

본 발명은 반도체 메모리 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 병렬로연결된 NMOS 트랜지스터(N-channel Metal Oxide Semiconductor Transistor)를 이용하여 입력 신호를 비교함으로써 입력 신호의 차이를 큰 폭의 출력 신호로 증폭할 수 있는 센스 증폭기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, by comparing input signals using N-channel metal oxide semiconductor transistors (NMOS transistors) connected in parallel. To a sense amplifier.

반도체 메모리 소자에 있어서, 메모리 셀(Memory Cell)에 저장된 데이터 신호를 입력 또는 출력하는 경우에는 상기 데이터 신호를 감지하고, 이를 증폭하기 위한 센스 증폭기(Sense Amplifier: SA)가 중요한 부분을 차지한다.In the semiconductor memory device, when a data signal stored in a memory cell is input or outputted, a sense amplifier (SA) for sensing and amplifying the data signal is an important part.

이러한 센스 증폭기는 낮은 전위차의 데이터 신호도 감지하여 증폭할 수 있는 고감도 성능과, 데이터 신호의 증폭 전달이 빠른 고속 동작, 저 소비전력 및 반도체 기판 상에 작은 부분으로 구성이 가능한 저 면적 등이 요구된다. 특히, 센스 증폭기의 고감도와 고속 동작은 반도체 메모리 소자의 전체 성능을 좌우할 만큼 중요한 요소라 할 수 있다.Such sense amplifiers require high sensitivity to sense and amplify low potential data signals, high speed operation for fast transfer of data signals, low power consumption, and low area that can be configured in small portions on a semiconductor substrate. . In particular, the high sensitivity and high speed operation of the sense amplifier can be said to be an important factor to determine the overall performance of the semiconductor memory device.

메모리 셀에 연결된 비트 라인(Bit Line)과 비트 바 라인(Bit bar Line)을 통하여 센스 증폭기에 입력되는 전위차는 하기의 (수학식 1)로 나타낼 수 있다.The potential difference input to the sense amplifier through the bit line and the bit bar line connected to the memory cell may be represented by Equation 1 below.

상기에서 CB는 비트 라인 커패시턴스(Capacitance)이고, CC는 셀 커패시턴스인데, 입력 전위차를 크게 하려면, CB/CC의 값을 가능한 작게 하고, 전원 전압(Vcc)의 값은 가능한 크게 해 주어야 한다.In the above description, C B is bit line capacitance and C C is cell capacitance. In order to increase the input potential difference, the value of C B / C C should be as small as possible and the value of power supply voltage (Vcc) should be as large as possible. do.

그런데, 메모리 용량이 증가함에 따라 비트 라인의 길이가 길어지고, 그에따라 비트 라인 커패시턴스(CB)가 증가한다. 그리고, 트랜지스터의 크기가 작아짐에 따라 전원 전압(Vcc)도 점차로 감소하기 때문에, 입력 전위차()는 더욱 작아지게 되었다.However, as the memory capacity increases, the length of the bit line becomes longer, and accordingly, the bit line capacitance C B increases. As the size of the transistor decreases, the power supply voltage Vcc also gradually decreases, so that the input potential difference ( ) Became smaller.

따라서, 상기와 같이 작아진 입력 전위차에 대하여 이를 감지 증폭하여 출력할 수 있는 고감도의 증폭 회로가 더욱 요구된다.Therefore, there is a further need for a high-sensitivity amplification circuit capable of sensing and amplifying and outputting the small input potential difference as described above.

이러한 증폭 회로로 주로 사용되는 전류 미러형(Current Mirror Type) 센스 증폭기를 도 1에 도시하였다. 도 1을 참조하면, 종래의 전류 미러형 센스 증폭기(10)는 소오스(Source)에 전원(Vcc)이 각각 연결된 전류 미러형 PMOS 트랜지스터(P-channel Metal Oxide Semiconductor Transistor: P1, P2)와, 드레인(Drain)이 상기 PMOS 트랜지스터(P1, P2)의 드레인에 각각 연결된 NMOS 트랜지스터(N1, N2)로 이루어진다.A current mirror type sense amplifier mainly used as such an amplifier circuit is shown in FIG. 1. Referring to FIG. 1, the conventional current mirror type sense amplifier 10 includes a current mirror type PMOS transistor (P-channel Metal Oxide Semiconductor Transistors (P1, P2) and a drain connected to a power source (Vcc)). Drain includes NMOS transistors N1 and N2 connected to drains of the PMOS transistors P1 and P2, respectively.

상기에서 PMOS 트랜지스터(P1, P2)의 드레인에는 각각 같은 크기의 전류가 흐르는데, 상기 PMOS 트랜지스터(P1, P2)로부터 NMOS 트랜지스터(N1, N2)를 통하여 이어지는 소오스 연결 부분에는 상기 두 전류가 합쳐져서 일정한 크기의 정전류(Constant current)가 흐르는 정전류원(Constant Current Source: I)을 형성한다.The same amount of current flows through the drains of the PMOS transistors P1 and P2, respectively. The two currents are combined to a source connection portion from the PMOS transistors P1 and P2 through the NMOS transistors N1 and N2. To form a constant current source (I).

이 때 상기 정전류(I)는 NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 게이트(Gate)-소오스 전압(Vgs)과 문턱 전압(Threshold Voltage: Vtn)의 차이에 비례하여 흐르게 된다. 즉, 정전류 I = gm×(Vgs - Vtn)의 값을 가지게 되는데, 이 때, gm은 인가되는 전압의 변화에 대한 출력 전류의 변화 비를 나타내는 트랜스 컨덕턴스(Transconductance)이다.At this time, the constant current I flows in proportion to the difference between the gate-source voltage Vgs and the threshold voltage Vtn of the NMOS transistors N1 and N2. That is, it has a value of constant current I = gm x (Vgs-Vtn), where gm is a transconductance representing the change ratio of the output current to the change of the applied voltage.

인에이블(Enable) 신호(pse1i)가 하이 상태로 인가되는 경우에 NMOS 트랜지스터(N3)가 턴-온 되고, NMOS 트랜지스터(N1, N2)의 게이트에 인가되는 입력 전압(saib, sai)의 전위차(Vd)가 증폭되어 출력 전압(sa1ob_o)이 발생한다. 즉, 입력 전압(saib, sai)의 차이(Vd)와 상기 트랜스 컨덕턴스(gm), 그리고 출력단 PMOS 트랜지스터(P2)의 출력 저항(rp2) 및 출력단 NMOS 트랜지스터(N2)의 출력 저항(rn2)에 비례하여 출력 전압(saiob_o)이 나타나게 된다.When the enable signal pse1i is applied in a high state, the NMOS transistor N3 is turned on and the potential difference between the input voltages saib and sai applied to the gates of the NMOS transistors N1 and N2 ( Vd) is amplified to generate an output voltage sa1ob_o. That is, it is proportional to the difference Vd between the input voltages saib and sai, the transconductance gm, and the output resistance rp2 of the output PMOS transistor P2 and the output resistance rn2 of the output NMOS transistor N2. The output voltage saiob_o is shown.

최근에는 더욱더 입력 신호의 전위차가 작아짐에 따라, 상기와 같은 구조의 센스 증폭기로는 충분한 크기의 출력 신호를 발생시킬 수 없는 경우가 발생한다.In recent years, as the potential difference of the input signal becomes smaller, a sense amplifier having the above structure cannot generate an output signal of sufficient magnitude.

또한, 동일한 입력 신호의 전위차에 대해서도 더 큰 폭의 출력 신호를 발생시킬 수 있는 증폭기는 앞으로의 메모리 소자의 발전 방향에도 부합한다고 할 수 있다.In addition, an amplifier capable of generating a larger output signal even with a potential difference of the same input signal may correspond to a future direction of development of a memory device.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 입력 신호를 인가받는 비교 수단을 병렬로 연결된 NMOS 트랜지스터로 구성함으로써, 작은 전위차의 입력 신호를 큰 폭의 출력 신호로 증폭할 수 있는 센스 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a sense amplifier capable of amplifying an input signal having a small potential difference into an output signal having a large width by configuring an NMOS transistor connected in parallel with a comparison means receiving an input signal. Its purpose is to.

도 1은 종래의 센스 증폭기 회로도,1 is a conventional sense amplifier circuit diagram,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센스 증폭기 회로도,2 is a sense amplifier circuit diagram according to an embodiment of the present invention;

도 3 및 도 4는 종래의 센스 증폭기와 본 발명의 센스 증폭기에 있어서, 입력 신호에 대한 출력 신호의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.3 and 4 show simulation results of an output signal with respect to an input signal in a conventional sense amplifier and a sense amplifier of the present invention.

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

10: 종래의 센스 증폭기 100: 본 발명의 센스 증폭기10: conventional sense amplifier 100: sense amplifier of the present invention

110: 전류 미러 수단 120: 비교 수단110: current mirror means 120: comparison means

130: 제어부130: control unit

P1, ... , P12: PMOS 트랜지스터 N1, ... , N31: NMOS 트랜지스터P1, ..., P12: PMOS transistor N1, ..., N31: NMOS transistor

saib, sai: 입력 신호 sa1ob_n: 출력 신호saib, sai: input signal sa1ob_n: output signal

pse1i: 인에이블 신호pse1i: enable signal

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 센스 증폭기는 소오스가 전원 전압에 연결된 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터가 전류 미러형으로 구성되어 출력 신호를 발생하는 전류 미러 수단과, 병렬로 연결된 NMOS 트랜지스터가 상기 PMOS 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어서, 각각 반전 입력 신호와 비반전 입력 신호를 제공받는 비교 수단과, 상기 비교 수단과 접지 전원 사이에 연결되어 인에이블 신호에 의해 센스 증폭기의 동작을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the sense amplifier of the present invention comprises a current mirror means in which the first and second PMOS transistors whose source is connected to the power supply voltage are configured in a current mirror type to generate an output signal, and the NMOS transistors connected in parallel. A control unit connected to the drain terminal of the PMOS transistor, the comparison unit receiving an inverted input signal and a non-inverting input signal, respectively, and a control unit connected between the comparison unit and a ground power source to control an operation of a sense amplifier by an enable signal. It is characterized by including.

상기 비교 수단은 제 1 PMOS 트랜지스터의 드레인과 제어부 사이에 병렬로 연결되어, 반전 입력 신호 및 제 2 PMOS 트랜지스터의 출력 신호를 입력으로 하는 제 1 및 제 2 NMOS 트랜지스터와, 제 2 PMOS 트랜지스터의 드레인과 제어부 사이에 병렬로 연결되어, 비반전 입력 신호 및 제 1 PMOS 트랜지스터의 출력 신호를 입력으로 하는 제 3 및 제 4 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The comparing means is connected in parallel between the drain of the first PMOS transistor and the control unit, the first and second NMOS transistors for inputting an inverting input signal and an output signal of the second PMOS transistor, a drain of the second PMOS transistor, The third and fourth NMOS transistors are connected in parallel between the control unit and input the non-inverting input signal and the output signal of the first PMOS transistor.

상기 제어부는 비교 수단과 접지 전원 사이에 연결된 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The control unit is characterized in that the NMOS transistor connected between the comparison means and the ground power source.

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.

본 발명은 두 입력 신호를 제공받는 수단을 각각 병렬로 연결된 NMOS 트랜지스터로 구성하고, 한 쪽 NMOS 트랜지스터가 다른 쪽 NMOS 트랜지스터의 출력 신호에 의해 온/오프 동작이 제어되도록 구성한다.According to the present invention, a means for receiving two input signals is configured as NMOS transistors connected in parallel, respectively, and one NMOS transistor is configured to control on / off operation by an output signal of the other NMOS transistor.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고이득 전류 미러형 센스 증폭기를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 센스 증폭기(100)는 전원 전압(Vcc)에 연결되고, 전류 미러형으로 구성된 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P11, P12)를 포함하는전류 미러 수단(110)과, 상기 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터(P11, P12)와 제어부(130) 사이에서 반전 및 비반전 입력 신호(saib, sai)를 제공받아 이를 비교하기 위한 비교 수단(120)과, 인에이블 신호(pse1i)에 의해 센스 증폭기의 동작을 조절하는 제어부(130)로 이루어진다.2 illustrates a high gain current mirror type sense amplifier according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the sense amplifier 100 of the present invention is connected to a power supply voltage Vcc and includes current mirror means 110 including first and second PMOS transistors P11 and P12 configured in a current mirror type. And a comparison unit 120 for receiving and comparing inverted and non-inverted input signals saib and sai between the first and second PMOS transistors P11 and P12 and the controller 130, and an enable signal. The control unit 130 controls the operation of the sense amplifier by pse1i.

상기 전류 미러 수단(110)은 종래의 센스 증폭기(10)를 구성하는 PMOS 트랜지스터(P1, P2)의 구성과 동일하게, 소오스 단자가 전원 전압(Vcc)에 각각 연결되고, 게이트끼리 연결되며, 서로 연결된 게이트 단자는 제 1 PMOS 트랜지스터(P11)의 드레인 단자(node1)에 이어진다.The current mirror means 110 is similar to the configuration of the PMOS transistors P1 and P2 constituting the conventional sense amplifier 10, the source terminal is connected to the power supply voltage (Vcc), the gates are connected to each other, The connected gate terminal is connected to the drain terminal node1 of the first PMOS transistor P11.

상기 비교 수단(120)은 소오스 단자와 드레인 단자가 서로 연결되어 제 1 PMOS 트랜지스터(P11)와 제어부(120)를 이어주고, 각각 반전 입력 신호(saib)와 제 2 PMOS 트랜지스터(P12)의 출력 신호를 게이트 입력으로 제공받는 제 1 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N21, N22)와, 소오스 단자와 드레인 단자가 서로 연결되어 제 2 PMOS 트랜지스터(P12)와 제어부(120)를 이어주고, 각각 비반전 입력 신호(sai)와 제 1 PMOS 트랜지스터(P11)의 출력 신호(node1)를 게이트 입력으로 제공받는 제 3 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N23, N24)로 이루어진다.The comparison means 120 has a source terminal and a drain terminal connected to each other to connect the first PMOS transistor P11 and the control unit 120, respectively, and output signals of the inverting input signal saib and the second PMOS transistor P12, respectively. Is connected to the first and second NMOS transistors N21 and N22 and a source terminal and a drain terminal provided with a gate input to connect the second PMOS transistor P12 and the control unit 120, respectively. and third and fourth NMOS transistors N23 and N24 that receive sai and an output signal node1 of the first PMOS transistor P11 as a gate input.

상기 제어부(130)는 제 1 내지 제 4 NMOS 트랜지스터(N21, N22, N23, N24)의 소오스 단자에 드레인 단자가 연결되고, 소오스 단자가 접지 전원(Vss)에 연결되며 인에이블 신호(pse1i)를 게이트 입력 신호로 제공받는 제 5 NMOS 트랜지스터(N31)로 이루어진다.The controller 130 has a drain terminal connected to a source terminal of the first to fourth NMOS transistors N21, N22, N23, and N24, a source terminal connected to a ground power source Vss, and an enable signal pse1i. The fifth NMOS transistor N31 is provided as a gate input signal.

상기와 같은 구조의 센스 증폭기(100)는 반전 입력 신호(saib)와 비반전 입력 신호(sai)에 의해 각각 제 1 NMOS 트랜지스터(N21)와 제 3 NMOS 트랜지스터(N23)가 구동된다. 그리고, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터(N21)의 출력 신호(node1)에 의해 제 4 NMOS 트랜지스터(N24)가 제어되고, 제 3 NMOS 트랜지스터(N23)의 출력 신호(sa1ob_n)에 의해 제 2 NMOS 트랜지스터(N22)가 제어되기 때문에, 제 1 노드(node1)와 출력 신호(sa1ob_n)는 전위가 높은 쪽은 상대적으로 더 높아지고, 낮은 쪽은 더 낮아져서 작은 전위차의 입력 신호(saib, sai)를 큰 전위차의 출력 신호로 발생시키게 된다.In the sense amplifier 100 having the above structure, the first NMOS transistor N21 and the third NMOS transistor N23 are driven by the inverting input signal saib and the non-inverting input signal sai, respectively. The fourth NMOS transistor N24 is controlled by the output signal node1 of the first NMOS transistor N21, and the second NMOS transistor N22 is controlled by the output signal sa1ob_n of the third NMOS transistor N23. Is controlled, the first node node1 and the output signal sa1ob_n have a higher potential at a higher potential and a lower potential at a lower side so that an input signal (saib, sai) having a small potential difference is output at a large potential difference. Will be generated.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 다음과 같다.If this is explained in more detail, it is as follows.

먼저, 인에이블 신호(pse1i)가 하이 상태로 인가되어 제 5 NMOS 트랜지스터(N31)가 턴-온 되면, 비교 수단(120)을 이루고 있는 제 1 내지 제 4 NMOS 트랜지스터(N21, N22, N23, N24)가 소오스 단자는 상기 제 5 NMOS 트랜지스터(N31)에 의해 접지 전원이 공급된다.First, when the enable signal pse1i is applied in a high state and the fifth NMOS transistor N31 is turned on, the first to fourth NMOS transistors N21, N22, N23, and N24 forming the comparison unit 120 are provided. The source terminal is supplied with ground power by the fifth NMOS transistor N31.

비반전 입력 신호(sai)가 반전 입력 신호(saib)보다 높은 전위로 인가되는 경우에 상기 두 입력 신호(sai, saib)의 전위차가 증폭되어 출력단에 나타나는데, 제 1 노드(node1)의 전위가 출력 전압(sa1ob_n)보다 상대적으로 높아진다. 따라서, 전위가 높은 제 1 노드(node1)에 게이트 단자가 연결된 제 4 NMOS 트랜지스터(N24)가 출력 노드(sa1ob_n)에 연결된 제 2 NMOS 트랜지스터(N22)보다 상대적으로 빨리 턴-온 되고, 그에 따라 제 4 NMOS 트랜지스터(N24)를 통하여 접지 전원이 상기 출력 전압(sa1ob_n)에 영향을 주어 전위를 하강시킨다.When the non-inverting input signal sai is applied at a higher potential than the inverting input signal saib, the potential difference between the two input signals sai and saib is amplified and appears at the output terminal. The potential of the first node node1 is output. It becomes relatively higher than the voltage sa1ob_n. Therefore, the fourth NMOS transistor N24 having a gate terminal connected to the first node node1 having a high potential is turned on relatively sooner than the second NMOS transistor N22 connected to the output node sa1ob_n. Through the 4 NMOS transistor N24, the ground power source influences the output voltage sa1ob_n to lower the potential.

출력 전압(sa1ob_n)이 하강한 만큼 여기에 연결된 제 2 NMOS트랜지스터(N22)는 약하게 턴-온 되어 제 1 노드(node1)의 전위가 증가하게 되고, 두 입력 신호(sai, saib)의 전위차에 대한 출력 이득은 더욱 증가하게 된다.As the output voltage sa1ob_n falls, the second NMOS transistor N22 connected thereto is weakly turned on to increase the potential of the first node node1, and the potential difference between the two input signals sai and saib is increased. The output gain is further increased.

상기와 같이, 비반전 입력 신호(sai)가 반전 입력 신호(saib)보다 상대적으로 높은 전위로 인가되는 경우의 종래의 센스 증폭기(10)의 출력 신호(sa1ob_o)와 본 발명의 센스 증폭기(100)의 출력 신호(sa1ob_n)를 도 3에 나타내었다.As described above, the output signal sa1ob_o of the conventional sense amplifier 10 and the sense amplifier 100 of the present invention when the non-inverting input signal sai is applied at a potential higher than the inverting input signal saib. An output signal of sa1ob_n is shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 비반전 입력 신호(31)가 2.0 볼트(V)의 전위로 인가되고, 반전 입력 신호(32)가 1.9 볼트의 전위로 인가되어, 입력 신호의 전위차가 0.1 볼트인 경우에, 종래의 센스 증폭기(10) 출력 신호(33)는 약 0.83 볼트의 전위로 출력되고, 본 발명의 센스 증폭기(100) 출력 신호(34)는 0.72 볼트의 전위로 출력되어, 출력 이득이 증가하는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, when the non-inverting input signal 31 is applied at a potential of 2.0 volts and the inverting input signal 32 is applied at a potential of 1.9 volts, the potential difference of the input signal is 0.1 volt. The output signal 33 of the conventional sense amplifier 10 is output at a potential of about 0.83 volts, and the output signal 34 of the sense amplifier 100 of the present invention is output at a potential of 0.72 volts, whereby the output gain is increased. You can see that.

반대로, 반전 입력 신호(saib)가 비반전 입력 신호(sai)보다 높은 전위로 인가되는 경우에 센스 증폭기(100)는 출력 전압(sa1ob_n)이 제 1 노드(node1)의 전위보다 높은 전위로 발생되도록 증폭 동작을 수행한다. 따라서, 상대적으로 높은 전위의 출력 전압(sa1ob_n)을 인가받는 제 2 NMOS 트랜지스터(N22)가 제 4 NMOS 트랜지스터(N24)보다 빠르게 턴-온 되어, 제 1 노드(node1)는 상기 제 2 NMOS 트랜지스터(N22)를 통하여 접지 전원에 영향을 받아 전위가 더욱 낮아진다. 결국, 상기 제 1 노드(node1)에 연결된 제 4 NMOS 트랜지스터(N24)는 상대적으로 약하게 턴-온 되어 출력 전압(sa1ob_n)은 증가하게 되어 출력 이득이 증가된다.On the contrary, when the inverting input signal saib is applied at a potential higher than the non-inverting input signal sai, the sense amplifier 100 causes the output voltage sa1ob_n to be generated at a potential higher than the potential of the first node node1. Perform an amplification operation. Accordingly, the second NMOS transistor N22, which is applied with the output voltage sa1ob_n having a relatively high potential, is turned on faster than the fourth NMOS transistor N24, so that the first node node1 is connected to the second NMOS transistor (N2). Through N22), the potential is lowered due to the influence of the ground power supply. As a result, the fourth NMOS transistor N24 connected to the first node node1 is relatively weakly turned on so that the output voltage sa1ob_n is increased to increase the output gain.

도 4는 반전 입력 신호(saib)가 비반전 입력 신호(sai)보다 높은 전위로 인가되는 경우에 종래의 센스 증폭기(10)와 본 발명의 센스 증폭기(100)의 출력신호(sa1ob_o, sa1ob_n)를 각각 나타낸 것이다.4 illustrates output signals sa1ob_o and sa1ob_n of the conventional sense amplifier 10 and the sense amplifier 100 of the present invention when the inverting input signal saib is applied at a potential higher than the non-inverting input signal sai. Respectively.

도 4를 참조하면, 상기 도 3의 경우와 동일한 전위차(0.1 볼트)를 갖도록 반전 입력 신호(41)가 2.0 볼트로 인가되고, 비반전 입력 신호(42)가 1.9 볼트로 인가되는 경우에, 종래의 센스 증폭기(10) 출력 신호(44)는 1.5 볼트의 출력 전압을 발생하고, 본 발명의 센스 증폭기(100) 출력 신호(43)는 1.8 볼트의 출력 전압을 발생하여 0.3 볼트만큼 출력 이득이 더 상승하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, when the inverting input signal 41 is applied at 2.0 volts and the non-inverting input signal 42 is applied at 1.9 volts so as to have the same potential difference (0.1 volt) as in the case of FIG. The output signal 44 of the sense amplifier 10 of the output voltage of 1.5 volts, the output signal 43 of the sense amplifier 100 of the present invention generates an output voltage of 1.8 volts to further increase the output gain by 0.3 volts You can see that it rises.

결과적으로, 센스 증폭기 2 개를 병렬로 연결하여 0.1 볼트 전위차를 갖는 반전 입력 신호(saib)와 비반전 입력 신호(sai)를 증폭하는 경우에, 종래의 센스 증폭기(10)를 이용하는 경우에는 높은 전위의 출력 신호가 1.5 볼트, 낮은 전위의 출력 신호가 0.83 볼트로 출력되어 약 0.7 볼트의 출력 전위차를 가지게 된다.As a result, when two sense amplifiers are connected in parallel to amplify the inverted input signal (saib) and the non-inverted input signal (sai) having a 0.1 volt potential difference, when using the conventional sense amplifier 10, a high potential The output signal of is output at 1.5 volts and the low potential output signal at 0.83 volts to have an output potential difference of about 0.7 volts.

그러나, 본 발명의 센스 증폭기(100)를 사용하여 증폭 동작을 수행하는 경우에는 높은 전위의 출력 신호가 1.8 볼트, 낮은 전위의 출력 신호가 0.72 볼트가 되어 1.1 볼의 출력 전위차를 보이게 되어, 종래의 센스 증폭기(10)에 비하여 50 % 정도 이득이 증가하는 것을 알 수 있다.However, when performing the amplification operation using the sense amplifier 100 of the present invention, the output signal of the high potential becomes 1.8 volts and the output signal of the low potential becomes 0.72 volts, resulting in a 1.1 potential output potential difference. It can be seen that the gain increases by about 50% compared to the sense amplifier 10.

점차로 비트 라인과 비트 바 라인의 입력 전위차가 감소되고 있는 현재의 반도체 소자의 경우에 비추어 본다면, 본 발명의 센스 증폭기에 의한 고이득 증폭 작용은 더욱 큰 효과를 나타낼 수 있을 것이다.In the case of the current semiconductor device in which the input potential difference between the bit line and the bit bar line is gradually reduced, the high gain amplification effect by the sense amplifier of the present invention may have a greater effect.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 전류 미러형 센스 증폭기에 따르면, 입력단에 병렬로 연결된 NMOS 트랜지스터를 이용함으로써 낮은 전위차의입력 신호를 큰 폭의 전위차를 갖는 출력 신호로 증폭할 수 있다.As described above in detail, according to the current mirror type sense amplifier of the present invention, an NMOS transistor connected in parallel to an input terminal can amplify an input signal having a low potential difference into an output signal having a large potential difference.

따라서, 집적도의 증가에 따른 입력 신호의 낮은 전위차에 의한 오동작을 미연에 방지하고, 반도체 소자의 동작에 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.Therefore, there is an advantage that it is possible to prevent the malfunction due to the low potential difference of the input signal due to the increase in the degree of integration, and to ensure the stability in the operation of the semiconductor device.

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 (1)

소오스가 전원 전압에 연결된 제 1 및 제 2 PMOS 트랜지스터가 전류 미러형으로 구성되고 제 2 PMOS 트랜지스터의 드레인 단자에서 출력 신호를 발생하는 전류 미러 수단과,Current mirror means wherein the first and second PMOS transistors whose source is connected to a power supply voltage are configured in a current mirror type and generate an output signal at the drain terminal of the second PMOS transistor; 상기 제 1 PMOS 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어, 반전 입력 신호 및 제 2 PMOS 트랜지스터의 출력 신호를 각각 입력으로 하는 병렬 연결된 제 1 및 제 2 NMOS 트랜지스터와, 제 2 PMOS 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 비반전 입력 신호 및 제 1 PMOS 트랜지스터의 출력 신호를 각각 입력으로 하는 병렬 연결된 제 3 및 제 4 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 비교 수단과,First and second NMOS transistors connected in parallel to a drain terminal of the first PMOS transistor, respectively, and an output signal of an inverted input signal and a second PMOS transistor, respectively, and a drain terminal of the second PMOS transistor; A comparison means comprising third and fourth NMOS transistors connected in parallel, each having an inverted input signal and an output signal of the first PMOS transistor as inputs; 상기 제 1 내지 제 4 NMOS 트랜지스터의 소오스 단자와 접지 전원 사이에 연결되고, 인에이블 신호를 게이트 입력으로 하는 제 5 NMOS 트랜지스터로 이루어진 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고이득 전류 미러형 센스 증폭기.And a control unit comprising a fifth NMOS transistor connected between a source terminal of the first to fourth NMOS transistors and a ground power supply, and having an enable signal as a gate input.
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