JP2853630B2 - Memory cell circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置に関
し、特にCMOS(相補型MOS)及びBi−CMOS
(Bipolar-CMOS)メモリ回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a CMOS (Complementary MOS) and Bi-CMOS.
(Bipolar-CMOS) relates to a memory circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は、従来のメモリセル回路の構成を
示している。図3を参照して、この従来のメモリセル回
路は、第1、第2、第3のインバータ回路1、2、3、
及びトランスファゲートとして作用するNチャネルMO
SトランジスタQT1、QT2、QT3から構成されて
いる。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a configuration of a conventional memory cell circuit. Referring to FIG. 3, this conventional memory cell circuit includes first, second, and third inverter circuits 1, 2, 3,.
And N-channel MO acting as transfer gate
It comprises S transistors QT1, QT2, and QT3.
【0003】第1のインバータ回路1は、電源VDDと
接地GND間に直列形態に接続されたPチャネルMOS
トランジスタQ1とNチャネルMOSトランジスタQ2
からなるCMOSインバータ回路から構成され、その入
力端は、PチャネルMOSトランジスタQ1及びNチャ
ネルMOSトランジスタQ2の共通に接続されたゲート
とされ、その出力端はPチャネルMOSトランジスタQ
1とNチャネルMOSトランジスタQ2の各ドレインの
共通接続点とされている。A first inverter circuit 1 includes a P-channel MOS connected in series between a power supply VDD and a ground GND.
Transistor Q1 and N-channel MOS transistor Q2
, Whose input terminal is a gate commonly connected to P-channel MOS transistor Q1 and N-channel MOS transistor Q2, and whose output terminal is a P-channel MOS transistor Q2.
1 and a common connection point between the drains of the N-channel MOS transistor Q2.
【0004】同様に、第2のインバータ回路2は、Pチ
ャネルMOSトランジスタQ3及びNチャネルMOSト
ランジスタQ4で構成されている。Similarly, the second inverter circuit 2 includes a P-channel MOS transistor Q3 and an N-channel MOS transistor Q4.
【0005】なお、これらの第1及び第2のインバータ
回路1、2は互いに一方のインバータ回路の出力端が他
方インバータ回路の入力端に接続され、ノード(「記憶
保持ノード」ともいう)N1、N2にてデータ保持ルー
プを構成している。ノードN1は第1のインバータ回路
1の出力端と第2のインバータ回路2の入力端との接続
点の節点を示し、ノードN2は第1のインバータ回路1
の入力端と第2のインバータ回路2の出力端との接続点
の節点を示している。The first and second inverter circuits 1 and 2 each have an output terminal of one of the inverter circuits connected to an input terminal of the other inverter circuit, and have nodes (also referred to as "memory holding nodes") N1 and N2. N2 constitutes a data holding loop. The node N1 indicates a node of a connection point between the output terminal of the first inverter circuit 1 and the input terminal of the second inverter circuit 2, and the node N2 indicates the first inverter circuit 1
2 shows a connection point between the input terminal of the second inverter circuit 2 and the output terminal of the second inverter circuit 2.
【0006】例えば、第1のインバータ回路1の出力が
Low(低)レベル(トランジスタQ2がオン状態)で
あれば、第2のインバータ回路2の入力はLowレベル
となって、その出力はHigh(高)レベル(トランジ
スタQ3がオン状態)となる。この結果、第1のインバ
ータ回路1の入力はHighレベルになり、その出力は
Lowレベルとなる。このようにして、データを保持す
ることが可能とされる。For example, if the output of the first inverter circuit 1 is at a low (low) level (the transistor Q2 is in an on state), the input of the second inverter circuit 2 is at a low level, and its output is High ( High) level (transistor Q3 is on). As a result, the input of the first inverter circuit 1 becomes High level, and the output thereof becomes Low level. In this way, data can be held.
【0007】NチャネルMOSトランジスタQT1、Q
T2は、それぞれ上述のデータ保持ループのノードN
1、N2と、ビット線対BLB/BLB ̄(記号“ ̄”
は相補信号を示す)の間に接続され、そのゲートは共通
にワード線(書き込み用のワード線)WLBに接続して
いる。[0007] N-channel MOS transistors QT1, QT
T2 is the node N of the data holding loop described above.
1, N2 and a bit line pair BLB / BLB
Are complementary signals), and their gates are commonly connected to a word line (word line for writing) WLB.
【0008】ビット線対BLB/BLB ̄、トランジス
タQT1、QT2を通じてデータ保持ノードN1、N2
にデータが書き込まれ、これらは書き込みポートとして
用いられている。Data holding nodes N1, N2 are connected through bit line pair BLB / BLB # and transistors QT1, QT2.
, And these are used as write ports.
【0009】更に、同様にして、PチャネルMOSトラ
ンジスタQ5及びNチャネルMOSトランジスタQ6と
により第3のインバータ回路3を構成し、第3のインバ
ータ回路3の入力端は、上述のデータ保持ループのノー
ドN2に接続されており、その出力端はNチャネルMO
SトランジスタQT3のドレインに接続されている。Further, similarly, a third inverter circuit 3 is constituted by the P-channel MOS transistor Q5 and the N-channel MOS transistor Q6, and the input terminal of the third inverter circuit 3 is connected to the node of the data holding loop. N2, the output of which is N-channel MO
It is connected to the drain of S transistor QT3.
【0010】トランジスタQT3のソースは読み出し用
ビット線BLAに接続され、ゲートはワード線(読み出
し用のワード線)WLAに接続しており、トランスファ
(転送)ゲートとして動作する。The source of the transistor QT3 is connected to the read bit line BLA, the gate is connected to the word line (read word line) WLA, and operates as a transfer (transfer) gate.
【0011】上述のデータ保持ループに保持されている
データは、この第3のインバータ回路3とNチャネルM
OSトランジスタQT3を介してビット線BLAに読み
出され、読み出しポートとして用いられている。The data held in the above-described data holding loop is transmitted to the third inverter circuit 3 and the N channel M
The data is read to the bit line BLA via the OS transistor QT3, and is used as a read port.
【0012】以上のように、図3に示す従来のメモリセ
ル回路は、1ポート読み出し、1ポート書き込みが可能
な2ポートメモリセルを構成している。As described above, the conventional memory cell circuit shown in FIG. 3 constitutes a two-port memory cell capable of one-port read and one-port write.
【0013】なお、図3に示したメモリセル回路におけ
るNチャネルMOSトランジスタQT1、QT2、QT
3の一部をPチャネルMOSトランジスタに置き換えて
も同様なメモリセル回路を構成できる。Note that N channel MOS transistors QT1, QT2, QT in the memory cell circuit shown in FIG.
A similar memory cell circuit can be configured even if part of 3 is replaced with a P-channel MOS transistor.
【0014】図4は、このような従来のメモリセル回路
の一例を示しており、図3に示したNチャネルMOSト
ランジスタQT3をPチャネルMOSトランジスタQT
4に置き換えたメモリセル回路を示している。なお、図
4に示す従来のメモリセル回路において、他の構成及び
動作は図3の回路と同様であるので、これらの説明は省
略する。FIG. 4 shows an example of such a conventional memory cell circuit. The N-channel MOS transistor QT3 shown in FIG.
4 shows the memory cell circuit replaced with No. 4. The remaining configuration and operation of the conventional memory cell circuit shown in FIG. 4 are the same as those of the circuit of FIG.
【0015】ところで、図3に示した従来のメモリセル
回路の読み出し動作において、ビット線BLAにHig
hレベルが出力されている場合、第3のインバータ回路
3の出力がVDD電位と同電位まで上昇していたとして
も、それに対しBLAの電位が転送ゲート用MOSトラ
ンジスタQT3の閾値電圧(ゲートしきい値電圧VTn)
分だけ低下する(すなわち、VDD−VTn)。By the way, in the read operation of the conventional memory cell circuit shown in FIG.
When the h level is output, even if the output of the third inverter circuit 3 has risen to the same potential as the VDD potential, the potential of the BLA corresponds to the threshold voltage (gate threshold) of the transfer gate MOS transistor QT3. Value voltage V Tn )
(I.e., VDD- VTn ).
【0016】このため、製造バラツキ等により転送ゲー
ト用MOSトランジスタQT3の閾値電圧が変動した場
合では、ビット線BLAには、十分なHighレベルを
伝達することができず、このため次段の回路において、
誤ったデータを読み出してしまう可能性がある。同様に
して、図4に示した従来のメモリセル回路においては、
ビット線BLAにLowレベルが出力されている場合
に、ビット線BLAはGND電位に対しトランジスタQ
T4の閾値(VTP)電圧分だけレベルが浮き上がること
になる。For this reason, when the threshold voltage of the transfer gate MOS transistor QT3 fluctuates due to manufacturing variations or the like, a sufficient High level cannot be transmitted to the bit line BLA. ,
Incorrect data may be read. Similarly, in the conventional memory cell circuit shown in FIG.
When a low level is output to the bit line BLA, the bit line BLA is turned on by the transistor Q with respect to the GND potential.
The level rises by the threshold (V TP ) voltage of T4.
【0017】また、従来のメモリセル回路における、第
1ないし第3のインバータ回路1、2及び3のMOSト
ランジスタ、及び転送ゲート用MOSトランジスタQT
3のゲート幅は、高集積、大容量化を目標に選定される
ため、その他の周辺回路のMOSトランジスタのゲート
幅に比べかなり小さな値(通常1/2以下)を用いてい
る。Further, in the conventional memory cell circuit, the MOS transistors of the first to third inverter circuits 1, 2 and 3 and the transfer gate MOS transistor QT
Since the gate width of No. 3 is selected for the purpose of high integration and large capacity, a value (usually 1 / or less) which is considerably smaller than the gate widths of MOS transistors of other peripheral circuits is used.
【0018】これは、ビット線全体の負荷容量が大きい
にもかかわらず、駆動能力の低いCMOSインバータ回
路が、転送ゲートを介して間接的に、ビット線全体を駆
動していることになる。This means that, despite the large load capacitance of the entire bit line, the CMOS inverter circuit with low driving capability drives the entire bit line indirectly via the transfer gate.
【0019】このため、読み出し動作時において、メモ
リセルが選択されてから、ビット線BLAのデータがL
owレベルからHighレベル(又はHighレベルか
らLowレベル)へ切り替わる際の波形歪みは、他の周
辺回路の波形歪みに対して大きくなりやすい。Therefore, at the time of the read operation, after the memory cell is selected, the data on the bit line BLA becomes L
The waveform distortion when switching from the low level to the high level (or from the high level to the low level) tends to be larger than the waveform distortion of other peripheral circuits.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のメモリセル回路においては、読み出し動作時に、転送
ゲートを介してビット線にHighまたはLowレベル
を伝搬するため、転送ゲート用のMOSトランジスタの
閾値電圧の分だけビット線のHighレベル低下または
Lowレベルの浮き上がりが生じ、ノイズマージンが小
さくなり、このためビット線のレベルは転送ゲート用M
OSトランジスタの閾値電圧の製造バラツキの影響を多
大に受け易いという問題点を有している。その結果、従
来のメモリセル回路においては、ノイズマージンが低下
した場合には、誤読み出しが生じるという問題がある。As described above, in a conventional memory cell circuit, a high or low level is propagated to a bit line via a transfer gate during a read operation. The high level of the bit line is lowered or the Low level is raised by an amount corresponding to the threshold voltage, so that the noise margin is reduced.
There is a problem that the threshold voltage of the OS transistor is greatly affected by manufacturing variations. As a result, in the conventional memory cell circuit, there is a problem that erroneous reading occurs when the noise margin is reduced.
【0021】また、従来のメモリセル回路においては、
駆動能力の低いCMOSインバータ回路が転送ゲート用
MOSトランジスタを介して間接的に、高負荷であるビ
ット線を駆動する構成とされているため、ビット線デー
タの切り替わりが遅いという問題点も有している。この
ため、メモリ装置の高速アクセス時間の実現を困難とし
ている。In the conventional memory cell circuit,
Since a CMOS inverter circuit having a low driving capability is configured to indirectly drive a high-load bit line via a transfer gate MOS transistor, the switching of bit line data is also slow. I have. For this reason, it is difficult to realize a high-speed access time of the memory device.
【0022】従って、本発明は、上記従来技術の問題点
に鑑みて為されたものであって、その目的は、ビット線
の振幅をMOSトランジスタの製造バラツキ等による閾
値電圧の変動を受けないような構成として、一定の振幅
を出力することにより、ノイズマージンを大とし、誤読
み出しを防止して、メモリセルのデータを常に正しく保
証し得ると共に、ビット線対の切り替わりの波形歪みを
小さくすることにより、高速動作を可能とするメモリセ
ル回路を提供することにある。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to prevent the amplitude of a bit line from being affected by a variation in a threshold voltage due to a variation in manufacturing of a MOS transistor or the like. By outputting a constant amplitude, it is possible to increase the noise margin, prevent erroneous reading, always guarantee the data of the memory cell correctly, and reduce the waveform distortion at the switching of the bit line pair. To provide a memory cell circuit capable of high-speed operation.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、出力端と入力端とを互いに接続してデー
タ保持ループを構成する第1及び第2のインバータ回路
と、前記第1及び第2のインバータ回路の入力端と出力
端との2つの接続節点と第1のビット線対との間にそれ
ぞれ接続されゲートに第1のワード線が共通に接続され
てなる第1及び第2の一導電型のトランジスタと、前記
第1及び第2のインバータ回路の前記2つの接続節点の
少なくとも一の接続節点と第1のワード線信号とを入力
し所定の制御信号を出力する制御回路と、前記制御回路
から出力される制御信号に基づき第2のビット線を直接
第1又は第2の論理レベルに設定するプルアップ回路及
びプルダウン回路と、を備えたことを特徴とするメモリ
セル回路を提供する。In order to achieve the above object, the present invention provides a first and second inverter circuits for connecting an output terminal and an input terminal to each other to form a data holding loop; A first and a second word lines connected between two connection nodes between an input terminal and an output terminal of the second inverter circuit and the first bit line pair, and a first word line commonly connected to a gate. And a control circuit for inputting at least one of the two connection nodes of the first and second inverter circuits and a first word line signal and outputting a predetermined control signal. And a pull-up circuit and a pull-down circuit for directly setting a second bit line to a first or second logic level based on a control signal output from the control circuit. I will provide a
【0024】[0024]
【作用】本発明に係るメモリセル回路は、2個のインバ
ータ回路からなるデータ保持ループと、このデータ保持
ループの両端に接続される書き込みポート用の2個の一
導電型のトランジスタと、読み出しポートに直接Hig
hレベルを与えるための高駆動能力のプルアップ回路及
び直接Lowレベルを与えるための高駆動能力のプルダ
ウン回路と、ワード線及びデータ保持ノードの状態によ
りプルアップ回路及びプルダウン回路を制御するコント
ロール回路とを備えたことを特徴としたものであり、読
み出しポート用のビット線を、直接電源電位にプルアッ
プ又は接地電位にプルダウンしてHighレベル又はL
owレベルとすることで、MOSトランジスタの製造バ
ラツキ等による閾値電圧の変動を受けることなく、ビッ
ト線電位のノイズマージンを広げることを可能としたも
のである。The memory cell circuit according to the present invention comprises a data holding loop composed of two inverter circuits, two one-conductivity transistors for write ports connected to both ends of the data holding loop, and a read port. Hig directly to
a high drive capability pull-up circuit for providing an h level, a high drive capability pull-down circuit for directly providing a low level, a control circuit for controlling the pull-up circuit and the pull-down circuit depending on the state of the word line and the data holding node; The bit line for the read port is directly pulled up to the power supply potential or pulled down to the ground potential to be at High level or L level.
By setting the level to the low level, the noise margin of the bit line potential can be increased without receiving a change in the threshold voltage due to manufacturing variations of the MOS transistors.
【0025】また、本発明によれば、プルアップ回路及
びプルダウン回路として、高負荷駆動能力のものを選ぶ
ことにより、ビット線切り替え時間を短縮することがで
きる。According to the present invention, the bit line switching time can be reduced by selecting a pull-up circuit and a pull-down circuit having a high load driving capability.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付する図
面を参照して以下に詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0027】図1(A)は、本発明に係るメモリセル回
路の一実施形態の構成を示す図である。図1(A)を参
照して、本実施形態に係るメモリセル回路は、図3及び
図4を参照して説明した前記従来のメモリセル回路と相
違して、第3のインバータ回路3と転送ゲート用MOS
トランジスタの代わりに、コントロール回路6と、プル
アップ回路4及びプルダウン回路5とを備えたものであ
る。FIG. 1A is a diagram showing a configuration of an embodiment of a memory cell circuit according to the present invention. Referring to FIG. 1A, the memory cell circuit according to the present embodiment differs from the conventional memory cell circuit described with reference to FIGS. MOS for gate
In place of the transistor, a control circuit 6, a pull-up circuit 4, and a pull-down circuit 5 are provided.
【0028】すなわち、電源VDDと接地間に直列形態
に接続されたPチャネルMOSトランジスタQ1とNチ
ャネルMOSトランジスタQ2とは第1のインバータ回
路1を構成し、PチャネルMOSトランジスタQ3とN
チャネルMOSトランジスタQ4とは第2のインバータ
回路2を構成し、第1及び第2のインバータ回路1、2
の入力端と出力端とは互いに接続されて(ノードN1、
N2)、前記従来のメモリセル回路と同様にデータ保持
ループを構成し、ビット線対BLB/BLB ̄とノード
(「記憶保持ノード」ともいう)N1、N2の間にはト
ランスファ(転送)ゲートとして作用するNチャネルM
OSトランジスタQT1、QT2が挿入され、MOSト
ランジスタQT1、QT2のゲートは共通にワード線W
LBに接続されている。That is, the P-channel MOS transistor Q1 and the N-channel MOS transistor Q2 connected in series between the power supply VDD and the ground form the first inverter circuit 1, and the P-channel MOS transistors Q3 and N
The channel MOS transistor Q4 forms a second inverter circuit 2, and includes first and second inverter circuits 1, 2
Are connected to each other (nodes N1,
N2), a data holding loop is formed similarly to the conventional memory cell circuit, and a transfer (transfer) gate is provided between the bit line pair BLB / BLB # and the nodes (also referred to as “storage holding nodes”) N1 and N2. Working N-channel M
OS transistors QT1 and QT2 are inserted, and the gates of MOS transistors QT1 and QT2 share word line W
Connected to LB.
【0029】本実施形態においては、第1及び第2のイ
ンバータ回路1、2からなるデータ保持ループと読み出
し用のビット線BLAとの間に、駆動能力の高いビット
線プルアップ回路4と駆動能力の高いビット線プルダウ
ン回路5と、これらプルアップ回路4及びプルダウン回
路5を制御するコントロール回路6とを備えている。In this embodiment, a bit line pull-up circuit 4 having a high driving capability and a driving capability are provided between a data holding loop composed of the first and second inverter circuits 1 and 2 and the read bit line BLA. And a control circuit 6 for controlling the pull-up circuit 4 and the pull-down circuit 5.
【0030】プルアップ回路4は、ビット線の電源電位
VDDへのプルアップ用の回路であり、その出力はビッ
ト線BLAに接続されている。プルアップ回路4は、コ
ントロール回路6のU端子から制御入力端子に入力され
る制御信号により選択(活性化)された場合にはHig
hレベルを出力し、非選択時にはハイインピーダンス状
態となる、というように、入力される制御信号に応じて
2つの論理状態を出力する。The pull-up circuit 4 is a circuit for pulling up a bit line to a power supply potential VDD, and its output is connected to the bit line BLA. When the pull-up circuit 4 is selected (activated) by a control signal input from the U terminal of the control circuit 6 to the control input terminal, the pull-up circuit 4 becomes High.
It outputs an h level, and enters a high impedance state when not selected, and outputs two logic states according to an input control signal.
【0031】プルダウン回路5は、ビット線の接地電位
GNDへのプルダウン用の回路であり、プルアップ回路
4と同様、出力はビット線BLAに接続されている。プ
ルダウン回路5は、コントロール回路6のD端子から制
御入力端子に入力される制御信号により、選択(活性
化)された場合にはLowレベルを出力し、非選択時に
はハイインピーダンス状態となる、というように、入力
される制御信号に応じて2つの論理状態を出力する。The pull-down circuit 5 is a circuit for pulling down the bit line to the ground potential GND. Like the pull-up circuit 4, the output is connected to the bit line BLA. The pull-down circuit 5 outputs a low level when selected (activated) by a control signal input from the D terminal of the control circuit 6 to the control input terminal, and enters a high impedance state when not selected. Outputs two logic states according to the input control signal.
【0032】コントロール回路6は、プルアップ回路4
及びプルダウン回路5を制御する回路であり、その一の
入力端(ワード線入力端子)Wはワード線(読み出し用
のワード線)WLAに接続され、他の入力端(記憶保持
ノード入力端子)Nは記憶保持ノードN2に接続されて
いる。また、出力端Uはプルアップ回路4の選択(活性
化)を制御する信号を出力するプルアップ制御出力端子
であり、出力端Dはプルダウン回路5の選択(活性化)
を制御する信号を出力するプルダウン制御出力端子であ
る。The control circuit 6 includes a pull-up circuit 4
One input terminal (word line input terminal) W is connected to a word line (word line for reading) WLA, and the other input terminal (memory holding node input terminal) N Is connected to the storage node N2. An output terminal U is a pull-up control output terminal for outputting a signal for controlling selection (activation) of the pull-up circuit 4, and an output terminal D is selection (activation) of the pull-down circuit 5.
This is a pull-down control output terminal that outputs a signal for controlling the pull-down control.
【0033】図1を参照して、本実施形態の動作を以下
に説明をする。なお、図1(B)には、コントロール回
路6の入力W、Nと出力U、D及びビット線BLAの論
理状態との関係が一覧でまとめられている。The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 1B summarizes the relationship between the inputs W and N of the control circuit 6 and the outputs U and D and the logical state of the bit line BLA.
【0034】まず、本実施形態に係るメモリセル回路の
書き込み動作については、前記従来のメモリセル回路と
同様に、ビット線対BLB/BLB ̄に互いに反転した
データを与えて、トランスファゲートとして作用するト
ランジスタQT1、QT2を介して、データ保持ループ
の記憶ノードの両端N1、N2から書き込みを行うこと
によって、書き込みを確実なものとしている。First, in the write operation of the memory cell circuit according to the present embodiment, similarly to the above-mentioned conventional memory cell circuit, the bit line pair BLB / BLB # is supplied with mutually inverted data to act as a transfer gate. By performing writing from both ends N1 and N2 of the storage node of the data holding loop via the transistors QT1 and QT2, the writing is ensured.
【0035】また、トランジスタQT1、QT2のゲー
トには、読み出し用ワード線WLAとは独立のワード線
WLBを接続したことにより、独立な1ポート書き込み
が可能である。The word lines WLB independent of the read word line WLA are connected to the gates of the transistors QT1 and QT2, so that independent one-port writing is possible.
【0036】次に、本実施形態に係るメモリセル回路の
読み出し動作について説明する。Next, a read operation of the memory cell circuit according to the present embodiment will be described.
【0037】第1及び第2のインバータ回路1、2から
なる記憶保持ループについては前記従来のメモリセル回
路と同様であり、コントロール回路6は記憶保持ノード
N2及びワード線信号WLAの値により、次のような3
種類の動作状態が規定されるように構成されている。The memory holding loop composed of the first and second inverter circuits 1 and 2 is the same as that of the conventional memory cell circuit, and the control circuit 6 determines the next according to the value of the memory holding node N2 and the word line signal WLA. Like 3
It is configured so that different types of operation states are defined.
【0038】第1の動作状態は、ワード線WLAの電位
が、非選択状態を示すレベルの場合であり、このときは
記憶保持ノードN2の値如何に因らず、プルアップ回路
4及びプルダウン回路5両方に対し、出力端U、Dから
非選択信号が制御信号として出力され、プルアップ回路
4及びプルダウン回路5とも高インピーダンス状態とな
り、このメモリセル回路はビット線BLAから切り離さ
れた状態とされる。The first operation state is a case where the potential of the word line WLA is at a level indicating a non-selected state. At this time, regardless of the value of the storage node N2, the pull-up circuit 4 and the pull-down circuit 5, a non-selection signal is output from the output terminals U and D as a control signal, the pull-up circuit 4 and the pull-down circuit 5 are both in a high impedance state, and the memory cell circuit is disconnected from the bit line BLA. You.
【0039】第2の動作状態は、ワード線WLAの電位
が選択レベルの場合において、記憶保持ノードN2の値
がHighレベルの場合、プルアップ回路4が選択(活
性化)され、プルダウン回路5が非選択になるような制
御信号が出力端U、Dからそれぞれ出力される。すなわ
ち、この時、ビット線BLAは強制的にHighレベル
へと固定される。In the second operation state, when the potential of the word line WLA is at the selected level, and when the value of the storage node N2 is at the High level, the pull-up circuit 4 is selected (activated) and the pull-down circuit 5 is activated. A control signal that is not selected is output from the output terminals U and D, respectively. That is, at this time, the bit line BLA is forcibly fixed to the High level.
【0040】第3の動作状態は、ワード線WLAの電位
は選択レベルであるが、記憶保持ノードN2がLowレ
ベルの場合であり、この時はプルアップ回路4に出力端
Uから非選択信号が出力され(出力端Uから出力される
制御信号がインアクティブ)、プルダウン回路5には出
力端Dから選択信号(出力端Dから出力される制御信号
がアクティブ)が出力される。この時、ビット線BLA
は強制的にLowレベルへと固定される。The third operation state is a case where the potential of the word line WLA is at the selection level but the storage holding node N2 is at the Low level. In this case, the non-selection signal is output from the output terminal U to the pull-up circuit 4. The output signal is output (the control signal output from the output terminal U is inactive), and the selection signal (the control signal output from the output terminal D is active) is output from the output terminal D to the pull-down circuit 5. At this time, the bit line BLA
Is forcibly fixed to the low level.
【0041】本実施形態は、記憶保持ノードN2と読み
出し用ワード線WLAとを入力とするコントロール回路
6が、このような制御信号を発生することにより、転送
(トランスファ)ゲートを用いることなく、プルアップ
回路4及びプルダウン回路5により、直接ビット線BL
Aの電位をHighレベル又はLowレベルへと変化さ
せるようにしたものである。In the present embodiment, the control circuit 6 having the memory holding node N2 and the read word line WLA as inputs generates such a control signal, thereby pulling the memory cell without using a transfer (transfer) gate. By the up circuit 4 and the pull-down circuit 5, the bit line BL
The potential of A is changed to a high level or a low level.
【0042】以上のようにして、図1に示すメモリセル
回路は、読み出しポートの出力電圧がMOSトランジス
タの閾値電圧に影響されない1ポート読み出し、1ポー
ト書き込みが可能な2ポートメモリセルを構成してい
る。As described above, the memory cell circuit shown in FIG. 1 constitutes a two-port memory cell capable of one-port read and one-port write in which the output voltage of the read port is not affected by the threshold voltage of the MOS transistor. I have.
【0043】図2は、図1に示した本発明のメモリセル
回路の一実施形態の詳細な回路構成の一例を示した図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing an example of a detailed circuit configuration of one embodiment of the memory cell circuit of the present invention shown in FIG.
【0044】図2を参照して、プルアップ回路4は、コ
レクタが電源端子VDDに接続されエミッタがビット線
BLAに接続され、ベースにコントロール回路6の出力
端Uが接続されてなるNPN型バイポーラトランジスタ
Q7で構成され、コントロール回路6が出力端Uから選
択状態を示す信号(この場合はHighレベル)を出力
した場合、ビット線BLAをHighレベルにクランプ
し、コントロール回路6が出力端Uから非選択状態を示
す信号(この場合Lowレベル)を出力した場合にはビ
ット線BLAに対してハイインピーダンス状態となる
(NPN型バイポーラトランジスタQ7はオフ状態とな
る)。すなわち、本実施形態においては、プルアップ回
路4及びプルダウン回路5は、バイポーラトランジスタ
の高速性とMOS回路を組み合わせたBi−MOS回路
から構成され、負荷容量の大きなビット線BLAの駆動
に好適とされる。Referring to FIG. 2, pull-up circuit 4 is an NPN bipolar transistor having a collector connected to power supply terminal VDD, an emitter connected to bit line BLA, and a base connected to output terminal U of control circuit 6. When the control circuit 6 outputs a signal indicating a selected state (in this case, High level) from the output terminal U, the bit line BLA is clamped to High level. When a signal indicating the selected state (in this case, a low level) is output, the bit line BLA enters a high impedance state (the NPN bipolar transistor Q7 is turned off). That is, in the present embodiment, the pull-up circuit 4 and the pull-down circuit 5 are composed of a Bi-MOS circuit combining the high speed of a bipolar transistor and a MOS circuit, and are suitable for driving the bit line BLA having a large load capacitance. You.
【0045】プルダウン回路5は、NPN型バイポーラ
トランジスタQ7のエミッタと接地間に直列形態に接続
された2つのNチャネルMOSトランジスタQ8、Q9
から構成され、コントロール回路6の出力D、D′が同
時に選択状態を示す信号(この場合D、D′ともHig
hレベル)を出力した場合に、ビット線BLAをLow
レベルにクランプする。The pull-down circuit 5 includes two N-channel MOS transistors Q8 and Q9 connected in series between the emitter of the NPN bipolar transistor Q7 and ground.
And the signals D and D 'of the control circuit 6 simultaneously indicate the selected state (in this case, both D and D' are High).
h level), the bit line BLA is pulled low.
Clamp to level.
【0046】また、コントロール回路6の出力D、D′
の信号が、非選択を示す状態(この場合は出力D、D′
のうち少なくとも一方がLowレベル)を出力した場合
にビット線BLAに対しハイインピーダンスとなって切
り離された状態になる。The outputs D and D 'of the control circuit 6
Is in a state indicating non-selection (in this case, outputs D and D ').
When at least one of them outputs Low level), the bit line BLA becomes high impedance and becomes disconnected.
【0047】コントロール回路6は、2入力NAND論
理ゲートであるNAND1、及びインバータ回路INV
1から構成され、ワード線WLAに接続された入力端子
Wは、NAND1の一の入力端に接続され、記憶保持ノ
ードN2に接続された入力端NはNAND1の他の入力
端に接続されている。The control circuit 6 comprises a two-input NAND logic gate NAND1 and an inverter circuit INV.
1, the input terminal W connected to the word line WLA is connected to one input terminal of the NAND1, and the input terminal N connected to the storage node N2 is connected to the other input terminal of the NAND1. .
【0048】コントロール回路6を構成するインバータ
INV1の入力は、NAND1の出力を受け、インバー
タ回路INV1の出力がそのままコントロール回路6の
出力Uとして出力される。The input of the inverter INV 1 forming the control circuit 6 receives the output of the NAND 1, and the output of the inverter circuit INV 1 is output as it is as the output U of the control circuit 6.
【0049】また、コントロール回路6の出力端子D、
D′については、NAND1の出力をプルダウン回路5
の制御出力信号Dとして出力し、D′についてはワード
線WLA信号をそのままD′として出力する。The output terminal D of the control circuit 6
For D ', the output of NAND1 is connected to pull-down circuit 5
, And the word line WLA signal is output as it is for D ′.
【0050】コントロール回路6の動作については、ワ
ード線WLAの電位がLowレベルの場合、記憶保持ノ
ードN2の論理値にかかわらず、NAND1はHigh
レベルを出力し、このNAND1の出力をインバータ回
路INV1で受けて、出力端UにLowレベルを出力
し、プルアップ回路4をハイインピーダンス状態とす
る。また、ワード線WLAがLowレベルとされるため
に、信号D′がLowレベルになるので、NチャネルM
OSトランジスタQ8が非導通状態とされ、プルダウン
回路5もハイインピーダンス状態となり、このメモリセ
ル回路はビット線BLAから切り離された状態となる。Regarding the operation of the control circuit 6, when the potential of the word line WLA is at the Low level, NAND1 is High regardless of the logical value of the storage node N2.
The output of the NAND1 is received by the inverter circuit INV1, a low level is output to the output terminal U, and the pull-up circuit 4 is brought into a high impedance state. In addition, since the word line WLA is at the Low level, the signal D 'is at the Low level, so that the N channel M
The OS transistor Q8 is turned off, the pull-down circuit 5 is also in a high impedance state, and the memory cell circuit is disconnected from the bit line BLA.
【0051】一方、ワード線WLAの電位がHighレ
ベルで記憶保持ノードN2がHighレベルの場合に
は、NAND1の出力DがLowレベルとなるため、プ
ルダウン回路5内の、ゲートがNAND1の出力に接続
されたNチャネルMOSトランジスタQ9がオフするた
め、プルダウン回路5はビット線BLAより切り離され
た状態となる。また、NAND1のLowレベルを受け
てインバータ回路INV1の出力UがHighレベルと
なり、プルアップ回路4のバイポーラトランジスタQ7
がオンし、ビット線BLAをHighレベルにクランプ
する。On the other hand, when the potential of the word line WLA is at the high level and the storage holding node N2 is at the high level, the output D of the NAND1 is at the low level, so that the gate in the pull-down circuit 5 is connected to the output of the NAND1. The turned off N-channel MOS transistor Q9 turns off the pull-down circuit 5 from the bit line BLA. Further, in response to the low level of NAND1, the output U of the inverter circuit INV1 becomes high level, and the bipolar transistor Q7 of the pull-up circuit 4
Is turned on, and the bit line BLA is clamped to the high level.
【0052】そして、ワード線WLAがHighレベル
で、記憶保持ノードN2がLowレベルの場合は、NA
ND1の出力がHighレベルとなりインバータ回路I
NV1の出力がLowレベルとなるため、プルアップ回
路4はビット線BLAから切り離された状態となり、ま
た出力D、D′ともHighレベルとなるため、プルダ
ウン回路5のNチャネルMOSトランジスタが共に導通
し、ビット線BLAをLowレベルにクランプする。When the word line WLA is at the high level and the storage node N2 is at the low level, NA
The output of ND1 becomes High level and the inverter circuit I
Since the output of NV1 is at the Low level, the pull-up circuit 4 is disconnected from the bit line BLA, and the outputs D and D 'are also at the High level, so that the N-channel MOS transistors of the pull-down circuit 5 are both turned on. , The bit line BLA is clamped to a low level.
【0053】以上のように、ワード線WLAがHigh
レベルの時、コントロール回路6はプルアップ回路4及
びプルダウン回路5を制御してビット線BLAに、記憶
保持ループに保持されている論理値のHighレベル又
はLowレベルを伝搬する。As described above, the word line WLA is set to High
At the time of the level, the control circuit 6 controls the pull-up circuit 4 and the pull-down circuit 5 to propagate the high level or the low level of the logical value held in the memory holding loop to the bit line BLA.
【0054】そして、プルアップ回路4がNPNバイポ
ーラトランジスタQ7で構成されており、ビット線BL
Aの容量(負荷容量)に対する電流駆動能力がMOSト
ランジスタに比べ高いため、ビット線BLAの立ち上が
り時間が、前記従来のメモリセル回路におけるCMOS
インバータとトランスファゲートとの組み合わせの構成
よりも速くなる。The pull-up circuit 4 is constituted by an NPN bipolar transistor Q7, and the bit line BL
Since the current driving capability for the capacity (load capacity) of A is higher than that of the MOS transistor, the rise time of the bit line BLA is longer than that of the CMOS in the conventional memory cell circuit.
It is faster than the configuration of the combination of the inverter and the transfer gate.
【0055】また、上記実施形態では、記憶保持ループ
のインバータがCMOS回路で構成されているが、Pチ
ャネルMOSトランジスタQ1、Q3の代わりに、負荷
用の2個の高抵抗R1、R2を用いた高抵抗負荷型のメ
モリセルを用いてもよい。Further, in the above embodiment, the inverter of the storage holding loop is constituted by a CMOS circuit, but two high-resistance resistors R1 and R2 for load are used instead of the P-channel MOS transistors Q1 and Q3. A high resistance load type memory cell may be used.
【0056】また、コントロール回路6は、記憶保持ノ
ードN2の単相入力以外にも、ノードN1の単相、又は
ノードN1及びN2の差動(相補)型の入力により、プ
ルアップ回路4/プルダウン回路5を制御するようにし
てもよい。In addition to the single-phase input of the memory holding node N2, the control circuit 6 uses the single-phase input of the node N1 or the differential (complementary) type input of the nodes N1 and N2 to generate the pull-up circuit 4 / pull-down. The circuit 5 may be controlled.
【0057】[0057]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のメモリセ
ル回路によれば、製造バラツキの影響によりトランジス
タの閾値電圧が所定の目標値に対し大幅に変動しても、
読み出し動作時において、ビット線にその影響が出ず、
またデータの誤読み出しを防止することでき、メモリセ
ルのデータを正しく次段に伝搬することができるという
効果を有する。As described above, according to the memory cell circuit of the present invention, even if the threshold voltage of the transistor greatly fluctuates from a predetermined target value due to the influence of manufacturing variations,
During the read operation, the bit line is not affected,
In addition, erroneous reading of data can be prevented, and data in a memory cell can be correctly propagated to the next stage.
【0058】また、本発明によれば、トランスファゲー
トよりも駆動能力の高いプルアップ回路及びプルダウン
回路を用いて直接ビット線を駆動する構成としたことに
より、高負荷のビット線のデータを高速に反転させるこ
とができるという効果を有する。Further, according to the present invention, by directly driving a bit line using a pull-up circuit and a pull-down circuit having a higher driving capability than a transfer gate, data of a high-load bit line can be transferred at a high speed. This has the effect of being able to be inverted.
【図1】本発明の一実施形態の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態の回路構成を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of an embodiment of the present invention.
【図3】従来のメモリセル回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional memory cell circuit.
【図4】従来のメモリセル回路の別の構成を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing another configuration of a conventional memory cell circuit.
Q1、Q3、Q5、QT4 PチャネルMOSトランジ
スタ Q2、Q4、Q6、Q8、Q9、QT1、QT2、QT
3 NチャネルMOSトランジスタ Q7 NPNバイポーラトランジスタ BLA、BLB、BLB ̄ ビット線 WLA、WLA ̄、WLB ワード線 N1、N2 記憶保持ノード U プルアップ回路制御信号 D プルダウン回路制御信号 W、N コントロール回路制御信号Q1, Q3, Q5, QT4 P-channel MOS transistors Q2, Q4, Q6, Q8, Q9, QT1, QT2, QT
3 N-channel MOS transistor Q7 NPN bipolar transistor BLA, BLB, BLB ̄ Bit line WLA, WLA ̄, WLB Word line N1, N2 Storage holding node U Pull-up circuit control signal D Pull-down circuit control signal W, N Control circuit control signal
Claims (6)
保持ループを構成する第1及び第2のインバータ回路
と、 前記第1及び第2のインバータ回路の入力端と出力端と
の2つの接続節点と第1のビット線対との間にそれぞれ
接続されゲートに第1のワード線が共通に接続されてな
る第1及び第2の一導電型のトランジスタと、 前記第1及び第2のインバータ回路の前記2つの接続節
点の少なくとも一の接続節点と第2のワード線信号とを
入力し所定の制御信号を出力する制御回路と、 前記制御回路から出力される制御信号に基づき第2のビ
ット線を直接第1又は第2の論理レベルに設定するプル
アップ回路及びプルダウン回路と、 を備えたことを特徴とするメモリセル回路。An output terminal and an input terminal are connected to each other to form a data holding loop, and a first and a second inverter circuit; and an input terminal and an output terminal of the first and the second inverter circuits. First and second one-conductivity-type transistors each connected between one connection node and a first bit line pair and having a gate connected to a first word line in common; A control circuit which receives at least one connection node of the two connection nodes of the inverter circuit and a second word line signal and outputs a predetermined control signal; and a second control circuit based on a control signal output from the control circuit. And a pull-up circuit and a pull-down circuit for directly setting the bit line to the first or second logic level.
のプルアップ用の素子としてバイポーラトランジスタを
含むことを特徴とする請求項1記載のメモリセル回路。2. The memory cell circuit according to claim 1, wherein said pull-up circuit includes a bipolar transistor as an element for pulling up said second bit line.
ランジスタのエミッタと接地端子間に一又は複数直列形
態に接続されたNチャネルMOSトランジスタを含むこ
とを特徴とする請求項2記載のメモリセル回路。3. The memory cell circuit according to claim 2, wherein said pull-down circuit includes one or more N-channel MOS transistors connected in series between said emitter and ground terminal of said bipolar transistor.
選択状態を示す電位にあるときに前記プルアップ回路及
び前記プルダウン回路の出力を高インピーダンス状態と
するような制御信号を出力するように構成されてなるこ
とを特徴とする請求項1記載のメモリセル回路。4. The control circuit outputs a control signal for setting the outputs of the pull-up circuit and the pull-down circuit to a high impedance state when the second word line is at a potential indicating a non-selected state. 2. The memory cell circuit according to claim 1, wherein the memory cell circuit is configured as follows.
前記プルダウン回路の一方がアクティブ状態にあるとき
に他方の出力を高インピーダンス状態とするような制御
信号を出力するように構成されてなることを特徴とする
請求項1から3のいずれか一に記載のメモリセル回路。5. The control circuit is configured to output a control signal such that when one of the pull-up circuit and the pull-down circuit is in an active state, the other output is set to a high impedance state. The memory cell circuit according to claim 1, wherein:
入力端とを互いに接続してなるデータ保持ループに記憶
された値をワード線の選択によりビット線に出力するメ
モリセル回路において、 前記データ保持ループの所定の記憶保持ノードと前記ワ
ード線とを入力し、前記ワード線が選択状態の時、前記
記憶保持ノードの値に基づき所定の制御信号を出力する
制御回路と、前記制御回路から出力される制御信号の値に基づき、 前
記ビット線を高レベル又は低レベルにプルアップ又はプ
ルダウンするための回路手段と、を備え、 前記回路手段が、前記ビット線に出力端が接続されたバ
イポーラトランジスタを含み、オン状態とされた前記バ
イポーラトランジスタにより前記ビット線を高レベルに
プルアップする、ことを特徴とするメモリセル回路。6. A memory cell circuit for outputting a value stored in a data holding loop connecting an output terminal and an input terminal of a first and a second inverter circuit to a bit line by selecting a word line. A predetermined storage node of the data holding loop and the word line are input, and when the word line is in a selected state, a predetermined control signal is output based on a value of the storage node.
A control circuit, based on the value of the control signal outputted from the control circuit, and a circuit means for pulling up or pulling down the bit line to a high level or low level, said circuit means, said bit line The output terminal is connected to
Include Lee polar transistor, is pulled up by the bar <br/> Lee Paula transistors are turned on the bit lines to a high level, the memory cell circuit, characterized in that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35363095A JP2853630B2 (en) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Memory cell circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35363095A JP2853630B2 (en) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Memory cell circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09185888A JPH09185888A (en) | 1997-07-15 |
JP2853630B2 true JP2853630B2 (en) | 1999-02-03 |
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ID=18432152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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