KR200349229Y1 - Equalization Circuit of Semiconductor Memory - Google Patents
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Abstract
본 고안은 반도체 메모리의 등화 회로에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서 칼럼 어드레스가 바뀜에 따라 비트라인과 비트라인바의 전압차가 소정 레벨 이상일 경우 비트라인 등화시 전류 소모가 많고, 반면에, 상기 비트라인과 비트라인바의 전압차가 소정 레벨 이하일 경우 전류량이 감소하여 등화시 많은 소요시간이 걸리고, 이에 따라 엔모스 트랜지스터의 폭을 넓게하면 등화시 피크전류와 동작전류가 커지는 문제점이 있었다. 따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비트라인과 비트라인바에 인가된 전압을 검출하여 기준전압 레벨 이하일 경우 등화회로부내 복수 개의 엔모스 트랜지스터를 턴온시킴으로써, 등화시 소요기간을 줄여 고속동작하고, 상기 비트라인과 비트라인바에 인가된 전압이 기준전압 레벨 이상일 경우 상기 등화회로부내의 소정의 엔모스 트랜지스터를 턴오프시켜 전류소모를 억제하는 효과가 있다.The present invention relates to an equalization circuit of a semiconductor memory, and according to the prior art, when the voltage difference between the bit line and the bit line bar is greater than or equal to a predetermined level as the column address is changed, current consumption in bit line equalization is large. When the voltage difference between the line and the bit line bar is less than a predetermined level, the amount of current decreases, which takes a long time for equalization. Accordingly, when the width of the NMOS transistor is widened, a peak current and an operating current increase during equalization. Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-mentioned conventional problems. When the voltage is applied to the bit line and the bit line bar, the present invention detects a voltage below the reference voltage level. When the required period is reduced and the high speed operation is performed, and the voltage applied to the bit line and the bit line bar is equal to or higher than the reference voltage level, the predetermined NMOS transistor in the equalization circuit unit is turned off to suppress current consumption.
Description
본 고안은 반도체 메모리의 등화 회로에 관한 것으로, 특히 비트라인과 비트라인바의 전압차를 검출하여 등화회로부내의 소정 트랜지스터를 저전압과 고속동작에 적합하도록 제어하여 센스앰프의 신뢰성을 향상시킨 반도체 메모리의 등화 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an equalization circuit of a semiconductor memory, and more particularly, to detect a voltage difference between a bit line and a bit line bar, and to control a predetermined transistor in the equalization circuit part to be suitable for low voltage and high speed operation, and to improve reliability of a sense amplifier. Relates to an equalization circuit.
일반적인 등화(Equalization)회로에서 로칼 입출력라인(Local I/O Line)은 칼럼 어드레스(Column Address)가 바뀔 때마다 센스앰프가 센싱하기 적당한 소정 레벨로 프리차지(Precharge) 및 등화되어 센싱시 상기 소정 프리차지 레벨을 기준으로 고전위 또는 저전위를 상기 센스앰프에서 증폭하여 판정한다.In a general equalization circuit, a local I / O line is precharged and equalized to a predetermined level suitable for sensing by a sense amplifier each time a column address is changed, and the predetermined pre-operation is performed when sensing. A high potential or a low potential is amplified by the sense amplifier based on the charge level to determine the result.
여기서, 새로운 리드(Read) 데이터가 로칼 입출력 라인에 실릴 때 상기 칼럼 어드레스가 바뀌므로, 상기 로칼 입출력라인을 전기적으로 이전에 프리차지레벨과 동일한 레벨로 만들어야 하기 때문에, 상기 등화회로가 일정시간동안 동작하여 상기 로칼 입출력라인의 등화를 수행한 후 상기 리드 데이터가 실리도록 한다.Here, since the column address is changed when new read data is loaded on the local input / output line, the equalization circuit operates for a predetermined time since the local input / output line must be made electrically at the same level as the precharge level. The read data is loaded after performing equalization of the local input / output line.
도 1은 일반적인 반도체 메모리의 구성을 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이 복수의 단위셀로 구성된 제1,제2 메모리 어레이부(10),(20)와; 상기 제1,제2 메모리 어레이부(10),(20)에서 비트라인과 비트라인바로 출력되는 미약한 신호인 데이터를 소정레벨로 증폭하는 센스앰프부(30)와; 상기 비트라인과 비트라인바를 소정레벨로 유지하도록 등화하는 등화회로부(40)와; 상기 제1 메모리 어레이부(10)와 센스앰프부(30)사이에 데이터를 전송제어하는 제1 억세스 트랜지스터부(50)와; 상기 제2 메모리 어레이부(20)와 등화회로부(40)사이에 데이터를 전송제어하는 제2 억세스 트랜지스터부(51)로 구성된다.1 is a schematic view showing a configuration of a general semiconductor memory, as shown therein; first and second memory array units 10 and 20 composed of a plurality of unit cells; A sense amplifier unit 30 for amplifying data, which are weak signals output from the first and second memory array units 10 and 20 to bit lines and bit line bars, to a predetermined level; An equalization circuit section 40 for equalizing the bit line and the bit line bar at a predetermined level; A first access transistor section (50) for controlling data transfer between the first memory array section (10) and the sense amplifier section (30); The second access transistor unit 51 is configured to transfer and control data between the second memory array unit 20 and the equalization circuit unit 40.
도 2는 종래 반도체 메모리의 등화회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 비트라인(BL)과 비트라인바()에 각각의 소오스가 접속되고, 각 드레인에 ½전원전압()을 인가받으며, 각각의 게이트에 인가되는 프리차지제어신호(PCT)에 따라 도통제어되는 제1,제2 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2)와; 소오스와 드레인이 비트라인(BL)과 비트라인바()에 접속되며, 게이트에 인가되는 등화신호(EQ1)에 따라 도통제어되는 제3 엔모스 트랜지스터(NM3)로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래의 일실시예의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.2 is an equalization circuit diagram of a conventional semiconductor memory, and as shown therein, a bit line BL and a bit line bar ( ), Each source is connected, and each drain has a ½ supply voltage ( A first and a second NMOS transistors NM1 and NM2 which are electrically controlled according to a precharge control signal PCT applied to each gate; The source and drain are connected to the bit line BL and the bit line bar. ) And a third NMOS transistor NM3 connected to the gate according to the equalization signal EQ1 applied to the gate. The operation of a conventional embodiment configured as described above will be described in detail as follows.
우선, 도 3의 타이밍도에서 라스바신호(RASB)가 고전위일 때, 즉 비트라인페어(Bit Line Pair)가 디스에이블되면, 프리차지제어신호(PCT)와 등화신호(EQ1)를 고전위로 인가하여 상기 제1,제2,제3 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2),(NM3)를 턴온시켜 상기 비트라인(BL)과 비트라인바()를 프리차지 및 등화시킨다.First, in the timing diagram of FIG. 3, when the rasva signal RASB is at high potential, that is, when the bit line pair is disabled, the precharge control signal PCT and the equalization signal EQ1 are applied at high potential. To turn on the first, second, and third NMOS transistors NM1, NM2, and NM3 to turn on the bit line BL and the bit line bar ( Precharge and equalize.
그 후, 도 3의 타이밍도에서 상기 라스바신호(RASB)가 저전위일 때, 상기 등화신호(EQ1) 및 프리차지제어신호(PCT)를 저전위로 인가하여 상기 제1,제2,제3 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2),(NM3)를 모두 턴오프시키고, 리드동작에 필요한 상태로 비트라인(BL)은 전기적으로 플로팅(Floating)상태가 된다.Thereafter, in the timing diagram of FIG. 3, when the rasva signal RASB has a low potential, the equalization signal EQ1 and the precharge control signal PCT are applied at a low potential to generate the first, second, and third signals. The NMOS transistors NM1, NM2, and NM3 are all turned off and the bit line BL is electrically floating in a state necessary for the read operation.
따라서, 상기와 같이 플로팅상태에서 리드동작에 의해 셀의 데이터가 상기 비트라인(BL)에 실리면, 증폭 인에이블 신호에 의해 센스앰프부(30)가 구동되어 상기 비트라인(BL)은 메모리 어레이부(10),(20)의 데이터 값에 따라 고전위 또는 저전위로 된다.Therefore, when the data of the cell is loaded on the bit line BL by the read operation in the floating state as described above, the sense amplifier unit 30 is driven by the amplification enable signal so that the bit line BL is a memory array. It becomes high potential or low potential according to the data value of the part 10,20.
그리고, 도 3의 타이밍도에서 다시 상기 라스바신호(RASB)가 고전위상태가 되면, 상기 프리차지제어신호(PCT)와 등화신호(EQ1)를 고전위로 인가하여 상기 제1,제2,제3 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2),(NM3)를 턴온시켜 상기 비트라인(BL)과 비트라인바()를 프리차지 및 등화시킨다.In addition, when the rasva signal RASB is in the high potential state again in the timing diagram of FIG. 3, the precharge control signal PCT and the equalization signal EQ1 are applied at a high potential to generate the first, second, and second powers. 3 NMOS transistors NM1, NM2, and NM3 are turned on so that the bit line BL and the bit line bar ( Precharge and equalize.
상기와 같이 종래의 기술에 있어서 칼럼 어드레스가 바뀜에 따라 비트라인과 비트라인바의 전압차가 소정 레벨 이상일 경우 비트라인 등화시 전류 소모가 많고, 반면에, 상기 비트라인과 비트라인바의 전압차가 소정 레벨 이하일 경우 전류량이 감소하여 등화시 많은 소요시간이 걸리고, 이에 따라 엔모스 트랜지스터의 폭을 넓게하면 등화시 피크전류와 동작전류가 커지는 문제점이 있었다.As described above, in the conventional technology, when the voltage difference between the bit line and the bit line bar is higher than a predetermined level as the column address is changed, current consumption is high when the bit line is equalized, while the voltage difference between the bit line and the bit line bar is predetermined. If it is below the level, the amount of current decreases, so much time is required for equalization. Accordingly, if the width of the NMOS transistor is widened, there is a problem in that the peak current and the operating current increase during equalization.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저전압과 고속동작에 적합하도록 비트라인과 비트라인바의 전압차를 비교하고 그 비교값에 따라 소정 엔모스 트랜지스터의 턴온 또는 턴오프를 제어하여 상기 비트라인과 비트라인바를 등화시키는 반도체 메모리의 등화 회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and compares the voltage difference between the bit line and the bit line bar to be suitable for low voltage and high speed operation, and turns on or turns on a predetermined NMOS transistor according to the comparison value. An object of the present invention is to provide an equalization circuit of a semiconductor memory that controls turn-off to equalize the bit line and the bit line bar.
도 1은 일반적인 반도체 메모리의 구성을 보인 개략도.1 is a schematic diagram showing a configuration of a general semiconductor memory.
도 2는 종래 반도체 메모리의 등화회로도.2 is an equalization circuit diagram of a conventional semiconductor memory.
도 3은 종래 반도체 메모리의 타이밍도.3 is a timing diagram of a conventional semiconductor memory.
도 4는 본 고안 반도체 메모리의 등화회로도.4 is an equalization circuit diagram of a semiconductor memory of the present invention.
도 5는 본 고안 등화제어부의 구성을 보인 블록도.Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the subject innovation equalization control unit.
도 6은 본 고안을 적용한 반도체 메모리의 타이밍도.6 is a timing diagram of a semiconductor memory to which the present invention is applied.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
10,20 : 메모리 어레이부 30 : 센스앰프부10, 20: memory array unit 30: sense amplifier unit
40 : 등화회로부 50,51 : 억세스 트랜지스터부40: light circuit section 50,51: access transistor section
70 : 비교부 80 : 검출부70 comparison unit 80 detection unit
90: 제어부 NM1~NM4 : 엔모스 트랜지스터90: control part NM1-NM4: NMOS transistor
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안 반도체 메모리의 등화 회로의 구성은 비트라인과 비트라인바에 인가된 데이터의 전위를 비교하여 그 비교값에 따라 등화신호 및 프리차지제어신호를 출력하는 등화제어부와; 상기 등화제어부의 등화신호 및 프리차지제어신호를 인가받아 상기 비트라인과 비트라인바를 동일한 전위로 등화시키는 등화회로부로 구성하여 된 것을 특징으로 한다.The configuration of the equalization circuit of the inventive semiconductor memory for achieving the above object comprises an equalization control unit for comparing the potential of the data applied to the bit line and the bit line bar and outputs an equalization signal and a precharge control signal according to the comparison value; ; And an equalization circuit section configured to equalize the bit line and the bit line bar to the same potential by receiving the equalization signal and the precharge control signal.
이하, 본 고안에 따른 일실시예에 대한 동작과 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effect of an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 4는 본 고안 반도체 메모리의 등화회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 비트라인(BL)과 비트라인바()에 각각의 소오스가 접속되고, 각 드레인에 ½전원전압()을 인가받으며, 각각의 게이트에 인가되는 프리차지제어신호(PCT)에 따라 도통제어되는 제1,제2 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2)와; 소오스와 드레인이 각각 비트라인(BL)과 비트라인바()에 접속하며, 각각의 게이트에 인가되는 제1,제2 등화신호(EQ1),(EQ2)에 따라 도통제어되는 제3,제4 엔모스 트랜지스터(NM3),(NM4)로 구성한다.4 is an equalization circuit diagram of a semiconductor memory of the present invention. As shown in FIG. 4, a bit line BL and a bit line bar ( ), Each source is connected, and each drain has a ½ supply voltage ( A first and a second NMOS transistors NM1 and NM2 which are electrically controlled according to a precharge control signal PCT applied to each gate; The source and the drain are the bit line BL and the bit line bar, respectively. ) And third and fourth NMOS transistors NM3 and NM4 that are connected and controlled according to the first and second equalization signals EQ1 and EQ2 applied to the respective gates.
도 5는 본 고안 등화제어부의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 비트라인(BL)과 비트라인바()의 전압레벨을 비교하여 그에 따른 비교값을 출력하는 비교부(70)와; 상기 비교부(70)의 출력된 비교값의 전압 레벨과 기준전압(VREF)의 레벨을 비교하여 출력하는 검출부(80)와; 상기 검출부(80)의 출력신호를 입력받아 프리차지제어신호(PCT)와 제1,제2 등화신호(EQ1),(EQ2)를 출력하는 제어부(90)로 구성하며, 이와 같이 구성한 본 고안에 따른 일실시예의 동작 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of an equalization control unit of the present invention. As shown therein, a bit line BL and a bit line bar ( A comparator 70 for comparing the voltage levels of and outputting a comparison value accordingly; A detector 80 for comparing and outputting the voltage level of the comparison value output from the comparison unit 70 with the level of the reference voltage VREF; The control unit 90 receives the output signal of the detection unit 80 and outputs the precharge control signal PCT and the first and second equalized signals EQ1 and EQ2. If described in detail the operation and operation of the embodiment according to the following.
우선, 도 6의 타이밍도에서 라스바신호(RASB)가 고전위일 때, 즉 비트라인페어가 디스에이블되면, 비교부(70)에서 비트라인(BL)과 비트라인바()의 전압을 비교하여 그 비교값을 출력하면, 그 비교값을 입력받은 검출부(80)는 기준전압(VREF)의 레벨과 비교하여 제어부(90)로 출력한다.First, in the timing diagram of FIG. 6, when the rasva signal RASB is at high potential, that is, when the bit line pair is disabled, the bit line BL and the bit line bar (in the comparison unit 70) are disabled. ) And compares the voltages of the voltages) and outputs the comparison value. The detection unit 80 receives the comparison value and outputs the comparison value to the control unit 90 in comparison with the level of the reference voltage VREF.
이때, 상기 비교부(70)의 비교값이 상기 기준전압(VREF)의 소정 레벨이상이면, 상기 제어부(90)는 프리차지제어신호(PCT)를 고전위로 출력하고 소모 전류량을 감소시키기 위하여 제1,제2 등화신호(EQ1),(EQ2) 중 하나의 등화신호만 고전위로 출력하여 제1,제2 엔모스 트랜지스터(NM1),(NM2) 및 제3 엔모스 트랜지스터(NM3) 또는 제4 엔모스 트랜지스터(NM4)를 턴온시켜 상기 비트라인(BL)과 비트라인바()를 프리차지 및 등화시킨다.In this case, when the comparison value of the comparison unit 70 is equal to or greater than a predetermined level of the reference voltage VREF, the controller 90 outputs the precharge control signal P CT at high potential and reduces the amount of current consumption. Only one of the first and second equalization signals EQ1 and EQ2 is output at high potential to output the first and second NMOS transistors NM1 and NM2 and the third NMOS transistor NM3 or the fourth. The NMOS transistor NM4 is turned on so that the bit line BL and the bit line bar ( Precharge and equalize.
반면에, 상기 비교부(70)의 비교값이 상기 기준전압(VREF)의 소정 레벨이하이면, 상기 제어부(90)는 제1,제2 등화신호(EQ1),(EQ2) 및 프리차지제어신호(PCT)를 고전위로 출력하여 제1 내지 제4 엔모스 트랜지스터(NM1~NM4)를 모두 턴온시켜 빠른시간내에 상기 비트라인(BL)과 비트라인바()를 프리차지 및 등화시킨다.On the other hand, if the comparison value of the comparator 70 is less than or equal to a predetermined level of the reference voltage VREF, the controller 90 may control the first and second equalized signals EQ1 and EQ2 and the precharge control signal. ( P CT) is output at high potential to turn on all of the first to fourth NMOS transistors NM1 to NM4 so that the bit line BL and the bit line bar Precharge and equalize.
그리고, 도 6의 타이밍도에서 상기 라스바신호(RASB)가 저전위가 되면, 상기 제어부(90)는 등화신호(EQ1),(EQ2) 및 프리차지제어신호(PCT)를 저전위로 인가하여 제1,제2,제3,제4 엔모스 트랜지스터(NM1~NM4)는 턴오프시키고, 리드에 필요한 상태로 비트라인(BL)은 전기적으로 플로팅(Floating)상태가 된다.In addition, when the rasva signal RASB becomes low potential in the timing diagram of FIG. 6, the controller 90 applies equalization signals EQ1, EQ2 and the precharge control signal PCT to low potential to generate the low potential. The first, second, third, and fourth NMOS transistors NM1 to NM4 are turned off and the bit line BL is electrically floating in a state required for read.
따라서, 상기와 같이 플로팅상태에서 리드에 의해 셀의 데이터가 상기 비트라인(BL)에 실리면, 증폭 인에이블 신호에 의해 센스앰프부(30)가 구동되어 상기 비트라인(BL)은 메모리 어레이부(10),(20)의 데이터 값에 따라 고전위 또는 저전위로 된다.Therefore, when the data of the cell is loaded on the bit line BL in the floating state as described above, the sense amplifier unit 30 is driven by the amplification enable signal, so that the bit line BL is the memory array unit. It becomes high potential or low potential according to the data value of (10) and (20).
그후, 도 6의 타이밍도에서 다시 상기 라스바신호(RASB)가 고전위상태가 되면, 상기 비트라인(BL)과 비트라인바()의 전압레벨을 비교하여 등화신호(EQ1),(EQ2) 및 프리차지제어신호(PCT)를 등화회로부에 인가하여 상기 비트라인(BL)과 비트라인바()를 프리차지 및 등화시킨다.Subsequently, when the rasva signal RASB is in the high potential state again in the timing diagram of FIG. 6, the bit line BL and the bit line bar ( By comparing the voltage levels of the circuits, the equalization signals EQ1, EQ2 and the precharge control signal PCT are applied to the equalizing circuit unit, so that the bit line BL and the bit line bar ( Precharge and equalize.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 비트라인과 비트라인바에 인가된 전압을 검출하여 기준전압 레벨 이하일 경우 등화회로부내 복수 개의 엔모스 트랜지스터를 턴온시킴으로써, 등화시 소요기간을 줄여 고속동작하고, 상기 비트라인과 비트라인바에 인가된 전압이 기준전압 레벨 이상일 경우 상기 등화회로부내의 소정의 엔모스 트랜지스터를 턴오프시켜 전류소모를 억제하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention detects the voltage applied to the bit line and the bit line bar to turn on a plurality of NMOS transistors in the equalization circuit unit when the voltage is below the reference voltage level, thereby reducing the time required for equalization and performing high speed operation. When the voltage applied to the bit line and the bit line bar is equal to or higher than the reference voltage level, the predetermined NMOS transistor in the equalization circuit unit is turned off to suppress current consumption.
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