JP3154502B2 - Signal amplifier circuit and semiconductor memory device using the same - Google Patents
Signal amplifier circuit and semiconductor memory device using the sameInfo
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Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Dram (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、DRAM,SRAM等
の主として電界効果トランジスタ(MOSトランジスタ
などのMISトランジスタ)を用いたメモリのデータバ
ス線上の信号の増幅回路に関する。なお、ここで言うデ
ータバスとはメモリセルアレーから周辺回路へビット線
上の信号で伝送する長い配線という狭義のものではな
く、コラム選択ゲートからビット線差電圧増幅手段まで
の間を結ぶ部分という広義のものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier circuit for a signal on a data bus line of a memory mainly using a field effect transistor (MIS transistor such as a MOS transistor) such as a DRAM and an SRAM. The data bus mentioned here is not narrowly defined as a long wire for transmitting a signal on a bit line from a memory cell array to a peripheral circuit, but is broadly defined as a portion connecting between a column selection gate and a bit line difference voltage amplifying unit. belongs to.
【0002】メモリのデータバス上の信号は微小なので
高利得増幅してディジタルレベルへ変換する回路が必要
であり、このため増幅回路にはカレントミラーを用いた
差動対などが用いられている。Since the signal on the data bus of the memory is very small, a circuit for amplifying the signal with high gain and converting the signal to a digital level is required. For this reason, a differential pair using a current mirror is used for the amplifier circuit.
【0003】[0003]
【従来の技術】図2は従来回路を示す。図示する回路は
データバス負荷回路1とデータバスアンプ2とを有す
る。ここでQ1 ,Q2 はデータバスDB,DBXの負荷
素子を形成するnチャネルMOSトランジスタであり、
ダイオード接続されていて、データバスを電源VCC近く
へプルアップしており、読取りに際してメモリセルアレ
ー側のセンスアンプSA中のトランジスタ(図示せず)
が、トランジスタQa ,Q b を介してメモリセルMCの
データに基づきデータバス電圧を接地レベル方向に引下
げようとする駆動に対して、これをVCCに引上げようと
する。この駆動力と負荷Q1 ,Q2 の電流供給能力のつ
り合いによってデータバスに現れるデータ読出電圧が決
定され、これは大略0.5V以下の微小な値である。デ
ータバスの電圧をこのように制限する理由は、あるデー
タを読み、次に別のアドレスのデータを読んだときに、
両者のデータが逆だった場合、データバス電圧が反転す
るのに要する時間は、振幅が小さい程高速なためであ
る。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional circuit. The circuit shown is
It has a data bus load circuit 1 and a data bus amplifier 2
You. Where Q1, QTwoIs the load on the data buses DB and DBX
An n-channel MOS transistor forming an element,
Diode connected, power supply VCCnear
Memory cell array when reading.
Transistor (not shown) in the sense amplifier SA on the negative side
Is the transistor Qa, Q bOf the memory cell MC through
Data bus voltage is reduced toward ground level based on data
This is VCCTrying to pull up
I do. This driving force and load Q1, QTwoCurrent supply capacity
The data read voltage that appears on the data bus is determined by the
This is a minute value of about 0.5 V or less. De
The reason for limiting the data bus voltage in this way is that
The next time you read the data at another address,
If both data are reversed, the data bus voltage will be reversed.
This is because the smaller the amplitude, the higher the speed.
You.
【0004】データバスの電圧振幅が小さいため、これ
を増幅するためには電圧増幅率の大きな回路が必要であ
る。ところでMOSトランジスタはバイポーラトランジ
スタとちがってgmが低く、高い増幅率は得にくいが、
負荷にカレントミラーを用いてMOS差動回路は比較的
高利得が得られる。pチャネルMOSトランジスタQ 7
とQ8 ,Q9 とQ10は該カレントミラーを構成し、電圧
増幅用駆動トランジスタQ3 とQ4 ,Q5 とQ6 は、カ
レントミラーQ7 とQ8 ,Q9 とQ10を負荷として差動
増幅する。差動増幅回路が2組並列的にあるのは差動出
力OUT1 ,OUT2 をQ4 ,Q5 のドレインから得る
ためである。Q3 とQ4 ,Q5 とQ6 は差動対を構成す
るから、1つの差動対だけでも相補出力は得られるが、
この相補出力は対称性がよくない(Q3 ,Q6 側即ちカ
レントミラーのゲート電圧を取出す方は逆のQ4 ,Q5
側より振幅が小さくかつ歪んでいる)ので、図示のよう
に2組の差動対を用いて出力は上記逆側からとった方が
よい。Since the voltage amplitude of the data bus is small,
A circuit with a large voltage amplification factor is required to amplify
You. By the way, MOS transistors are bipolar transistors
Unlike the star, gm is low and high amplification rate is difficult to obtain,
MOS differential circuit using current mirror for load is relatively
High gain is obtained. p channel MOS transistor Q 7
And Q8, Q9And QTenConstitutes the current mirror, and the voltage
Amplifying drive transistor QThreeAnd QFour, QFiveAnd Q6Is
Rent mirror Q7And Q8, Q9And QTenThe load as differential
Amplify. Two differential amplifier circuits are provided in parallel.
Force OUT1, OUTTwoTo QFour, QFiveGet from the drain of
That's why. QThreeAnd QFour, QFiveAnd Q6Form a differential pair
Therefore, complementary output can be obtained with only one differential pair,
This complementary output has poor symmetry (QThree, Q6Side or mosquito
To extract the gate voltage of the rent mirror, the reverse QFour, QFive
The amplitude is smaller and distorted than the side).
It is better to take the output from the opposite side using two differential pairs
Good.
【0005】トランジスタQ11は必要なとき以外この回
路に流れる切断するためのスイッチであり、φENクロッ
クが高レベルのときこの差動対回路が動作し、低レベル
のとき不動作となる。C1 ,C2 は出力回路の寄生容量
である。また、Yはコラム選択信号を示し、WLはワー
ド線を示す。[0005] transistor Q 11 is a switch for cutting flowing through the circuit unless it is necessary, phi EN clock when the high operating differential pair circuit becomes inoperative when the low level. C 1 and C 2 are parasitic capacitances of the output circuit. Y indicates a column selection signal, and WL indicates a word line.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来のカレントミラー
負荷型増幅回路では、データバスの電圧振幅は制限して
いて高々500mV以下のため、増幅用MOSトランジ
スタに100μA〜200μA程度の大電流を流して該
トランジスタのgmを高くして使っている。このため消
費電力が大きく、同時に並列に多数の増幅回路を動かす
場合に電源や接地配線でのIRドロップが大きく、問題
であった。In the conventional current mirror load type amplifying circuit, since the voltage amplitude of the data bus is limited and is at most 500 mV, a large current of about 100 .mu.A to 200 .mu.A flows through the amplifying MOS transistor. The gm of the transistor is increased and used. For this reason, power consumption is large, and when many amplifier circuits are operated in parallel at the same time, there is a problem that a large IR drop occurs in a power supply or a ground wiring.
【0007】従来回路では負荷素子Q1 ,Q2 はデー
タバスの振幅をおさえるために機能しており、ここに流
れる電流は無駄である、増幅部Q3 〜Q10は、こうし
て抑制されたデータバスの電圧振幅を増幅する電圧増幅
器(電圧入力、電圧出力)であるため、gmの大きい素
子を必要とするが、MOSFETはこの目的には本来最
適とは言い難いという問題がある。In the conventional circuit, the load elements Q 1 and Q 2 function to suppress the amplitude of the data bus, and the current flowing therethrough is useless. The amplifying sections Q 3 to Q 10 output the suppressed data. Since it is a voltage amplifier (voltage input, voltage output) for amplifying the voltage amplitude of the bus, an element having a large gm is required. However, there is a problem that the MOSFET is not originally optimal for this purpose.
【0008】本発明はこの点を改善し、高利得が得られ
てかつ消費電流が少なくと済むデータバス信号の増幅回
路を提供することを目的とするものである。It is an object of the present invention to improve this point and to provide an amplifier circuit for a data bus signal which can obtain a high gain and consume less current.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】図1(A)に示すように
本発明では一対の相補信号線DB,DBXを、第1,第
2のカレントミラー回路11(Q21,Q22),12(Q
24,Q25)の一方のトランジスタQ21,Q25を介して電
源VCCへ接続する。そして出力端となる、これらのカレ
ントミラー回路の他方のトランジスタQ22,Q24に第3
のカレントミラー13(Q23,Q26)を接続し出力OU
Tはこの接続部のかつトランジスタQ22,Q23側から、
又は図1(B)に示すようにトランジスタQ24,Q26側
から取出す。As shown in FIG. 1A, in the present invention, a pair of complementary signal lines DB and DBX are connected to first and second current mirror circuits 11 (Q 21 , Q 22 ) and 12. (Q
Through 24, Q 25) one of the transistors Q 21, Q 25 of the connection to the power supply V CC. The third transistors Q 22 and Q 24 of these current mirror circuits, which are output terminals,
Connected to the current mirror 13 (Q 23 , Q 26 )
T is from this connection and from the transistor Q 22 , Q 23 side,
Alternatively, as shown in FIG. 1 (B), it is taken out from the transistors Q 24 and Q 26 .
【0010】[0010]
【作用】この回路構成によると、消費電流が少なくてよ
い。即ち相補信号線DB,DBXの電流はカレントミラ
ーQ21とQ22,Q24とQ25により、Q22,Q24の電流と
なり(gm比kでこの電流に変換され)、これはカレン
トミラーQ23,Q26により同じ電流が引取られるのでそ
の差分が出力電流OUTになる。According to this circuit configuration, current consumption can be reduced. That complementary signal lines DB, DBX current by the current mirror Q 21 and Q 22, Q 24 and Q 25, (which is converted into the current by the gm ratio k) Q 22, Q becomes a current of 24, this current mirror Q 23, since the same current by Q 26 is pulling the difference becomes the output current OUT.
【0011】こうして相補信号線DB,DBXの電流の
k倍の差分が出力OUTになるが、今相補信号線DBの
電流がI、同DBXの電流は0とすると、Q22の電流は
kI、Q24の電流は0になり、カレントミラーQ26,Q
23の電流は0になる。従って出力OUTへはkIが出て
行く。またDBXの電流がI、DBの電流が0とする
と、Q24の電流はKI,Q26,Q23の電流もKI,Q22
の電流は0になる。このように、これらの場合、この増
幅回路では電源VCCからグランドへ定常的に流れる電流
はなく、電流は全て入出力電流になって、消費電流は少
ない。[0011] Thus, the complementary signal line DB, but k times the difference between the DBX of the current is the output OUT, the current of the now complementary signal line DB is I, the current of the DBX is set to 0, the current of Q 22 is kI, current of Q 24 is 0, the current mirror Q 26, Q
The current of 23 becomes zero. Therefore, kI goes to the output OUT. Further when the current of DBX is I, the current of the DB is to 0, the current of Q 24 is KI, Q 26, current Q 23 also KI, Q 22
Becomes zero. As described above, in these cases, in this amplifier circuit, no current constantly flows from the power supply V CC to the ground, and all the currents become input / output currents, so that the current consumption is small.
【0012】また利得も大きい。これは、相補信号線側
の容量C3 ,C4 と出力側の容量C 1 ,C2 の比による
もので、後者の方が遙かに小さく、従ってk=1として
も、出力電圧の方が遙かに高速変化しかつ大振幅にな
る。k>1とすれば、これは更に増大する。The gain is also large. This is the complementary signal line side
Capacity CThree, CFourAnd output side capacitance C 1, CTwoDepending on the ratio of
And the latter is much smaller, so k = 1
The output voltage changes much faster and has a large amplitude.
You. This is further increased if k> 1.
【0013】[0013]
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す。同図に
おいて、pチャネルMOSトランジスタQ21とQ22,Q
24とQ25はそれぞれカレントミラー回路11を構成し、
その一方のトランジスタQ21,Q25のソース、ドレイン
は電源VCCとデータバスDB,DBXに接続し、他方の
トランジスタQ22,Q24はnチャネルMOSトランジス
タQ23,Q26で構成されるカレントミラー回路13に接
続する。データバスDB,DBXは、トランジスタQ21
とQ22,Q24とQ25のゲートへも接続される。カレント
ミラーのトランジスタQ21,Q25,Q26はゲート、ドレ
イン間を短絡されるが、トランジスタQ22,Q23のゲー
ト、ドレイン間は非短絡であり、この非短絡のトランジ
スタQ22,Q23の相互接続点より出力OUTを取出す。
また、データバスDB,DBXはメモリセルアレイより
延びるが、C3 ,C4 はこのデータバスにつく寄生容
量、Qa ,Qb のコラム選択ゲート、SAはセンスアン
プでトランジスタQc ,Qd ,Qf ,Qg からなるフリ
ップフロップと、クロックφs 及びφsx(xは反転を意
味する)がオンのときにこのフリップフロップを電源間
に接続するトランジスタQe 及びQh を有する。また、
14は次段のCMOSコンバータで、トランジスタ
Qi ,Qj を有する。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, p-channel MOS transistors Q 21 and Q 22 , Q
24 and Q 25 respectively constitute the current mirror circuit 11,
Sources and drains of one of the transistors Q 21 and Q 25 are connected to a power supply V CC and data buses DB and DBX, and the other transistors Q 22 and Q 24 are currents formed by n-channel MOS transistors Q 23 and Q 26. Connect to mirror circuit 13. The data buses DB and DBX are connected to the transistor Q 21
And Q 22 and the gates of Q 24 and Q 25 . Transistors of the current mirror Q 21, Q 25, Q 26 is the gate, but is short-circuited between the drain and the gate of the transistor Q 22, Q 23, drain is a non-shorting, transistor Q 22 of the non-shorted, Q 23 The output OUT is taken out from the interconnection point.
Data buses DB and DBX extend from the memory cell array. C 3 and C 4 are parasitic capacitances attached to the data bus, column selection gates of Q a and Q b , SA is a sense amplifier and transistors Q c , Q d , It has a flip-flop consisting of Q f, Q g, the transistors Q e and Q h (the x means inversion) clock phi s and phi sx connecting the flip-flop between the power supply when is on. Also,
Reference numeral 14 denotes a next stage CMOS converter having transistors Q i and Q j .
【0014】この回路ではトランジスタQ21とQ22はカ
レントミラー回路11を構成するから、Q21とQ22とが
同一性能のトランジスタの場合、Q21のドレイン電流に
等しい電流がQ22に流れる。トランジスタQ21に流れる
電流は、セルアレイ内のセンスアンプSAもしくはこれ
に相当する回路がデータバスをドライブする電流であ
る。たとえばトランジスタQ21につながるデータバスD
B側の電圧が引下げられる方向に読出データがあったと
する。このときトランジスタQ21のドレインからセルア
レーに向って電流Iが流れる。電流Iはコラム選択信号
YによりオンであるトランジスタQa ,Qb の一方Qb
を通って接地に流れる。前述したようにセンスアンプは
一般にフリップフロップであり、ビット線(BL,BL
X)電位により一方がオン、他方のオフになって、グラ
ンドにプルダウン、VCCへプルアップする。こうして増
幅されたビット線電位の、コラムゲート(Qa ,Q
b 等)で選択されたものがデータバスDB,DBXに加
わり、データバスの電位を決める。本例ではセンスアン
プSAのプルダウンした側がデータバスDBへ、プルア
ップした側がデータバスDBXへ接続されたとしてい
る。[0014] Since the transistor Q 21 and Q 22 in this circuit is a current mirror circuit 11, when the Q 21 and Q 22 are the transistors having the same performance, current equal to the drain current of Q 21 flows to Q 22. Current flowing through the transistor Q 21, the sense amplifier SA or circuit corresponding thereto in the cell array is a current for driving the data bus. For example, the data bus D connected to the transistor Q 21
It is assumed that there is read data in a direction in which the voltage on the B side is reduced. In this case current I flows toward the drain of the transistor Q 21 in the cell array. Current I is turned on by the column selection signal Y transistors Q a, one Q b of Q b
Through to ground. As described above, the sense amplifier is generally a flip-flop, and the bit lines (BL, BL
X) One is turned on and the other is turned off by the potential, and is pulled down to ground and pulled up to V CC . The column gates (Q a , Q
The data selected in b ) is added to the data buses DB and DBX to determine the potential of the data bus. In this example, the pull-down side of the sense amplifier SA is connected to the data bus DB, and the pull-up side is connected to the data bus DBX.
【0015】トランジスタQ21に電流Iが流れると、Q
22はQ21とカレントミラーを構成するため、トランジス
タQ22にQ21と同じ電流が流れようとする。データバス
DBX側は、センスアンプSA内が電源側レベルのた
め、電流が流れない。流れたとしてもセンスアンプの高
レベル側ノードが十分に高レベルになる前の過渡的状況
だけである。このためトランジスタQ25には電流は流れ
ず、従ってトランジスタQ24にも電流が流れない。これ
によってトランジスタQ26に電流が流れないので、これ
とカレントミラーを構成するトランジスタQ23もオフ状
態である。この結果オンしているトランジスタQ22を通
じてトランジスタQ22のドレイン電位はV CC側へ上昇す
る。Transistor Qtwenty oneWhen current I flows through
twenty twoIs Qtwenty oneTransistor to configure the current mirror with
TA Qtwenty twoTo Qtwenty oneThe same current is going to flow. Data bus
On the DBX side, the inside of the sense amplifier SA is at the power supply level.
Current does not flow. Even if it flows, high sense amplifier
Transient situation before level-side node is high enough
Only. Therefore, the transistor Qtwenty fiveCurrent flows through
And therefore transistor Qtwenty fourNo current flows. this
By transistor Q26Since no current flows through
And the transistor Q forming a current mirrortwenty threeAlso off
It is a state. As a result, the transistor Q turned ontwenty twoThrough
Transistor Qtwenty twoDrain potential is V CCRise to the side
You.
【0016】トランジスタQ22に流れる電流は、トラン
ジスタQ23がオフであり、出力OUT側は容量負荷であ
れば最終的にはゼロになる。従ってこの回路は従来のカ
レントミラーとちがって極めて消費電極が少ない。従来
の回路では差動増幅とするので、一方のドライブトラン
ジスタたとえば図2のQ4 がオフでも他方のトランジス
タQ3 はオンとなり、電源VCCから接地へ向けてQ7 →
Q3 →Q11経由で貫通電流がある。これは無駄な電力を
消費する。The current flowing through the transistor Q 22, the transistor Q 23 is turned off, the output OUT side becomes zero eventually if capacitive load. Therefore, this circuit has very few consuming electrodes unlike the conventional current mirror. Since the conventional circuit is a differential amplifier, one of the drive transistor for example Q 4 in FIG. 2 is the other transistor Q 3 also off turned on, Q 7 toward the power supply V CC to ground →
There is a through current via Q 3 → Q 11 . This consumes wasted power.
【0017】さて、トランジスタQ22には電流Iと等し
い電流(k=1のとき)が流れるが、これは次段の入力
容量C1 を充電する。入力容量C1 が放電し終ってしま
うと、トランジスタQ22に電流は流れなくなってしま
う。データバスDBに流れる電流IはセンスアンプSA
がデータバスを駆動する電流であり、これと等しい電流
が負荷容量C1 を充電するため、そして一般にデータバ
ス寄生容量C3 ,C4はアンプ入力容量C1 よりはるか
に大きいため、データバス上の電圧変化に対してトラン
ジスタQ22のドレイン電圧の変化の方が速い。たとえば
データバスの容量C4 =1pFとする。次段容量C1は
0.07pF程度である(次段14としてゲート酸化膜
厚10nm,ゲート寸法1μm×20μmを仮定)。従
ってC4 /C1 =14.3であり、データバスに対して
トランジスタQ22のドレイン電圧変化(出力OUTの変
化)は14.3倍の速さで変化する。[0017] Now, (when k = 1) a current equal to the current I in the transistor Q 22 flows, which charges the next stage of the input capacitor C 1. If the input capacitance C 1 is thus completed discharged, the transistor Q 22 current no longer flows. The current I flowing through the data bus DB is the sense amplifier SA
Is the current that drives the data bus, and an equal current charges the load capacitance C 1 , and since the data bus parasitic capacitances C 3 and C 4 are generally much larger than the amplifier input capacitance C 1 , If the change in the drain voltage of the transistor Q 22 is fast with respect to the voltage change. For example, it is assumed that the capacitance C 4 of the data bus is 1 pF. Next stage capacitor C 1 is approximately 0.07PF (assuming a gate oxide film thickness 10 nm, the gate size 1 [mu] m × 20 [mu] m as the next stage 14). Therefore a C 4 / C 1 = 14.3, ( change in the output OUT) drain voltage variation of the transistor Q 22 to the data bus changes at a rate of 14.3 times.
【0018】もちろんトランジスタQ21とQ22のgm比
を変えてやると、データバスと同じ電流ではなくgm比
に比例した電流がQ22に流れるので、上記の容量比に更
にgm比を掛けたものが出力OUTの変化になる。こう
して本回路では高速、大振幅動作も可能になる。[0018] Of course, we'll change the gm ratio of the transistor Q 21 and Q 22, since the current that is proportional to the gm ratio rather than the same current as the data bus flows through the Q 22, further multiplied by the gm ratio to capacity ratio of the The thing becomes the change of the output OUT. In this way, the present circuit also enables high-speed, large-amplitude operation.
【0019】この増幅回路は、MOSトランジスタ使用
でありながら電流増幅回路である。入力電流iのk倍の
出力電流を生じる。k=1のとき電流増幅はしないが、
入力容量>出力容量であれば電圧利得が得られる。This amplifier circuit is a current amplifier circuit using MOS transistors. An output current k times the input current i is generated. When k = 1, current amplification is not performed.
If input capacitance> output capacitance, a voltage gain is obtained.
【0020】図3は本発明の第2の実施例である。図1
ではシングルエンド型の出力であるが、図3では差動出
力が得られるようにし、次段に差動増幅器を容易に接続
出来るようにしている。この回路でpチャネルMOSト
ランジスタQ21は同トランジスタQ22とQ27とカレント
ミラー構成にある。従ってトランジスタQ21に流れる電
流に比例した電流がトランジスタQ22,Q27に流れる。
pチャネルMOSトランジスタQ25,Q24,Q28の関係
も同様で、Q25に流れる電流に比例した電流がQ24,Q
28に流れる。トランジスタQ21の電流はデータバスDB
の電流であり、トランジスタQ25の電流はデータバスD
BXの電流である。DB,DBXは差動関係にあり、Q
22,Q28の電流はQ21,Q25の電流に比例するから、Q
22,Q24の電流は差動関係にあり、Q27とQ28の電流も
同様である。このQ22とQ28の出力をカレントミラーQ
23とQ26で受けてQ28側(DBX側)を出力OUT2 と
し、Q27側(DB側)を出力OUT1 とするので、OU
T1 ,OUT2 は差動出力である。なお、Q31〜Q34は
当該回路を非活性化するためのスイッチトランジスタで
ある。この働きは図2のQ11に相当し、データバスに信
号が現われても当該回路が増幅動作を行う必要がないと
きφENを低レベルにしておけば良い。φENが高レベルの
ときはQ31〜Q34は導通するので回路機能は図1の動作
原理に従う。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. FIG.
In FIG. 3, a differential output is obtained, and a differential amplifier can be easily connected to the next stage. P-channel MOS transistor Q 21 in this circuit is the current mirror configuration with the transistor Q 22 and Q 27. Thus current proportional to the current flowing through the transistor Q 21 flows through the transistor Q 22, Q 27.
The same applies to the relationship between the p-channel MOS transistors Q 25 , Q 24 and Q 28 , and the current proportional to the current flowing through Q 25 is Q 24
Flow to 28 . Current of the transistor Q 21 is a data bus DB
Is a current, the current of the transistor Q 25 is a data bus D
BX current. DB and DBX are in a differential relationship, and Q
22, since the current of Q 28 is proportional to the current of Q 21, Q 25, Q
The currents at 22 and Q 24 are in a differential relationship, and so are the currents at Q 27 and Q 28 . Current mirror Q output of the Q 22 and Q 28
And 23 and is received by Q 26 Q 28 side output (DBX side) OUT 2, since the output OUT 1 to Q 27 side (DB side), OU
T 1 and OUT 2 are differential outputs. Incidentally, Q 31 to Q 34 is a switch transistor for deactivating the circuit. This work is equivalent to Q 11 in FIG. 2, it is sufficient to the phi EN to a low level when even signal appears on the data bus is the circuit does not need to perform an amplifying operation. When φ EN is at a high level, Q 31 to Q 34 conduct, so that the circuit function follows the operation principle of FIG.
【0021】図4(A)は実験で用いた本発明によるデ
ータバス信号増幅回路CSA(Current Sensing Amplif
ier)を示し、図4(B)は同実験で用いた従来のデータ
バス信号増幅回路VSA(Voltage Sensing Amplifier)
を示す。いずれの回路もRSフリップフロップを介して
出力を取り出している。従来のデータバス信号増幅回路
はデータバスアンプ2を2段直列に接続して必要なゲイ
ンを得ている。FIG. 4A shows a data bus signal amplifying circuit CSA (Current Sensing Amplifier) according to the present invention used in an experiment.
FIG. 4B shows a conventional data bus signal amplifier circuit VSA (Voltage Sensing Amplifier) used in the experiment.
Is shown. All circuits take out outputs via RS flip-flops. The conventional data bus signal amplifying circuit obtains a necessary gain by connecting two stages of data bus amplifiers 2 in series.
【0022】図5(A)は図4(A),(B)の構成に
おける入出力間遅延時間td を示す。本発明のデータバ
ス増幅回路CSAは常に、従来回路VSAよりも高速に
動作する。FIG. 5A shows the input / output delay time t d in the configuration of FIGS. 4A and 4B. The data bus amplifier circuit CSA of the present invention always operates faster than the conventional circuit VSA.
【0023】図5(B)はスタンバイモード(データバ
スDB,DBX上に電流が流れていない状態)及びフル
センシングモードでの電源電圧VCCとデータバス増幅回
路CSA,VSAに流れる直流電流との関係を示す。図
5(B)からスタンバイモードにおいて、本発明のデー
タバス増幅回路CSAには電流は流れない。これに対
し、従来のデータバス増幅回路VSAではスタンバイモ
ードである程度の電流が常に流れている。これは、図2
は示すトランジスタQ1 ,Q2 がスタンバイモードにお
いてオンであり、トランジスタQ3 〜Q6 のゲート・ソ
ース間電圧はデータバスDB,DBXの電位にくらべ大
きいからである。他方、本発明ではトランジスタQ22の
バイアス電圧はそのしきい値電圧に近い。FIG. 5B shows the relationship between the power supply voltage V CC and the DC current flowing through the data bus amplifier circuits CSA and VSA in the standby mode (when no current flows on the data buses DB and DBX) and in the full sensing mode. Show the relationship. From FIG. 5B, in the standby mode, no current flows through the data bus amplifier circuit CSA of the present invention. On the other hand, in the conventional data bus amplifier circuit VSA, a certain amount of current always flows in the standby mode. This is shown in FIG.
This is because the transistors Q 1 and Q 2 shown are on in the standby mode, and the gate-source voltages of the transistors Q 3 to Q 6 are higher than the potentials of the data buses DB and DBX. On the other hand, the bias voltage of the transistor Q 22 in the present invention is close to its threshold voltage.
【0024】次に、本発明の第3の実施例による半導体
メモリ装置を図6を参照して説明する。図示する半導体
メモリ装置は、メモリセルアレイ31、センスアンプ3
2、書込みゲート33、読出しゲート34、行デコーダ
35、列デコーダ36、書込みアンプ37、クロック発
生器38、RSフリップフロップ39、ラッチ回路(出
力バッファ)40、インバータ41、タイミング発生器
42及びデータバス信号増幅回路100を有する。行デ
コーダ35は外部アドレスをデコードし、少なくとも1
つのワード線WLを選択する。列デコーダ36は外部ア
ドレスをデコードし、少なくとも1組のビット線BL,
BLXを選択する。センスアンプ32はビット線BL,
BLX間の電位差を増幅し、一方VCC方向にプルアップ
し、他方を接地方向にプルダウンする。Next, a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The illustrated semiconductor memory device includes a memory cell array 31, a sense amplifier 3
2. Write gate 33, read gate 34, row decoder 35, column decoder 36, write amplifier 37, clock generator 38, RS flip-flop 39, latch circuit (output buffer) 40, inverter 41, timing generator 42, and data bus The signal amplification circuit 100 is provided. Row decoder 35 decodes the external address and outputs at least one
One word line WL is selected. The column decoder 36 decodes the external address and outputs at least one set of bit lines BL,
Select BLX. The sense amplifier 32 has a bit line BL,
The potential difference between the BLXs is amplified, one is pulled up in the V CC direction, and the other is pulled down in the ground direction.
【0025】読出しゲート34はトランジスタ34a,
34b,34c,34dを有する。トランジスタ34
c,34dのゲートは列デコーダ36から延びる列選択
線CLに接続されている。後述するように、トランジス
タ34c,34dは選択線CLを介して供給される列選
択信号に応答して、所定の期間オン状態にされる。トラ
ンジスタ34a,34bのゲートはデータバスDB,D
BXにそれぞれ接続され、ソースはトランジスタ34
c,34dのドレインにそれぞれ接続されている。トラ
ンジスタ34c,34dのソースは接地されている。The read gate 34 has transistors 34a,
34b, 34c and 34d. Transistor 34
The gates of c and 34d are connected to a column selection line CL extending from the column decoder 36. As described later, the transistors 34c and 34d are turned on for a predetermined period in response to a column selection signal supplied via a selection line CL. The gates of transistors 34a and 34b are connected to data buses DB and D
BX and the source is transistor 34
c and 34d, respectively. The sources of the transistors 34c and 34d are grounded.
【0026】データバス信号増幅回路100は、以下の
点を除き、図3のものと同一である。異なる点は、トラ
ンジスタQ35,Q36がVCC線とトランジスタQ21,Q25
との間にそれぞれ設けられている。インバータ41から
のクロック信号φEN1 は、トランジスタQ35,Q36のゲ
ートに与えられる。増幅回路100の2つの相補出力は
フリップフロップ39を介してラッチ回路40でラッチ
され、読出しデータD OUT として出力される。トランジ
スタQ64,Q65はリセット時のOUT1 ,OUT2 の電
位安定化のために設けられている。The data bus signal amplifying circuit 100 has the following
Except for this, it is the same as that of FIG. The difference is that the tiger
Transistor Q35, Q36Is VCCWire and transistor Qtwenty one, Qtwenty five
And are provided between them. From inverter 41
Clock signal φEN1Is the transistor Q35, Q36No
Given to the party. The two complementary outputs of the amplifier circuit 100 are
Latched by the latch circuit 40 via the flip-flop 39
And read data D OUTIs output as Transi
Star Q64, Q65Is OUT at reset1, OUTTwoNo electricity
It is provided for stabilizing the position.
【0027】書込みアンプ37は入力データDINを受取
り、トランジスタ33a,33bを有する書込みゲート
33を制御する。すなわち、書込みゲート33は、書込
みデータDinに従いビット線BL,BLXを駆動する。
クロック発生器38は書込みイネーブル信号WEX(X
はローアクティブ信号を意味する)を受取り、前述のφ
EN1 とは180°位相が異なるクロック信号φEN2 を出
力する。このクロック信号φEN2 はトランジスタQ31〜
Q34のゲートに与えられる。タイミング発生器42は行
アドレスストローブ信号RASX(Xはローアクティブ
信号(RASバー)を意味する)と列アドレスストロー
ブ信号CASX(同上)を外部装置から受取り、種々の
タイミング(クロック)信号を生成する。例えば、セン
スアンプ32、行デコーダ35、列デコーダ36に与え
られるタイミング信号はこのタイミング発生器42で生
成される。The write amplifier 37 receives the input data D IN and controls a write gate 33 having transistors 33a and 33b. That is, the write gate 33 drives the bit lines BL, BLX accordance write data D in.
The clock generator 38 outputs a write enable signal WEX (X
Means a low active signal) and the above φ
A clock signal φ EN2 which is 180 ° out of phase with EN1 is output. The clock signal φ EN2 is transistor Q 31 ~
It is applied to the gate of Q 34. The timing generator 42 receives a row address strobe signal RASX (X means a row active signal (RAS bar)) and a column address strobe signal CASX (same as above) from an external device, and generates various timing (clock) signals. For example, timing signals supplied to the sense amplifier 32, the row decoder 35, and the column decoder 36 are generated by the timing generator 42.
【0028】次に、図6に示す半導体メモリ装置の動作
を図7のタイミング部を参照して説明する図7に示す動
作は、リードモディファイドライト動作である。行アド
レスストローブ信号RAが降下し、メモリ装置はそのと
きアドレス入力ピンに与えられたアドレスデータを行ア
ドレスとしてチップに取込み、行デコーダ35の働きに
よってワード線WLを選択する。ワード線WLは時刻t
1 に立上りはじめる。一方、行アドレスストローブ信号
RASXが降下して所定の時間が経過したあと、チップ
内のタイマー回路(図示なし)によってアドレス入力ピ
ン上のデータはコラムアドレスと見故すように内部回路
が切替わる。こうしてコラムアドレスがコラムデコーダ
36に取込まれると、このアドレスに応じたコラム選択
線CLが時刻t2 で駆動される。こうしてコラム選択ト
ランジスタ34c,34dが導通すると、ビット線B
L,BLX上のメモリセル出力信号によって34c,3
4dとも導通状態になっているためデータバスDB,D
BXとも瞬間的に電位が降下する。つまりデータバスD
B,DBXとも電流が流れる。Next, the operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 6 will be described with reference to the timing section of FIG. 7. The operation shown in FIG. 7 is a read modified write operation. The row address strobe signal RA falls, and the memory device fetches the address data applied to the address input pin into the chip as a row address at that time, and selects the word line WL by the operation of the row decoder 35. Word line WL at time t
Start to rise to 1 . On the other hand, after a predetermined time elapses after the row address strobe signal RASX falls, an internal circuit is switched by a timer circuit (not shown) in the chip so that data on the address input pin is regarded as a column address. Thus the column address is taken into the column decoder 36, a column selecting line CL corresponding to this address is driven at time t 2. When the column selection transistors 34c and 34d conduct in this manner, the bit line B
34c, 3 by the memory cell output signal on L, BLX
4d are in a conductive state, so that the data buses DB and D
The potential of BX instantaneously drops. That is, the data bus D
A current flows through both B and DBX.
【0029】本発明の信号増幅回路100は入力端子の
差電流を増幅する働きをする。このため、DB,DBX
とも電流が流れ、アンプ100側からトランジスタ34
a,34bに向って流れる場合でも、わずかに差があれ
ばそれによって出力端子out1 ,out2 の電圧は変
化する。図7の場合DB側の電位がより多く降下してい
るのは“0”データを読出しているためで、言いかえれ
ばトランジスタ34aに対して34bはより内部抵抗が
低い(ゲート電圧が相対的に高い)状況である。The signal amplifier circuit 100 of the present invention functions to amplify the difference current between the input terminals. Therefore, DB, DBX
Current flows with the transistor 34 from the amplifier 100 side.
a, even when the flow towards 34b, whereby the output terminal out 1 if there is a slight difference, out 2 of the voltage changes. In FIG. 7, the potential on the DB side drops more because "0" data is read. In other words, the internal resistance of the transistor 34b is lower than that of the transistor 34a (the gate voltage is relatively low). High) situation.
【0030】時刻t3 にセンスアンプが駆動される。す
ると、BLの電位は接地へ向い、BLXはVCCへ向う。
BLの電位がトランジスタ34aのしきい値以下になる
とトランジスタ34aはカットオフし、これにつながる
データバスの電流が流れなくなる。このため時刻t3 か
らデータバスDBXの電圧はもとのレベルであるVCC−
VTH(P)(但VCCは電源電圧、VTH(P)はPMOS
のしきい値電圧)に回復していく。The sense amplifier to the time t 3 is driven. Then, the potential of BL goes to ground, and BLX goes to V CC .
When the potential of BL falls below the threshold value of the transistor 34a, the transistor 34a is cut off, and the current of the data bus connected to the transistor 34a stops flowing. Therefore, from time t 3, the voltage of data bus DBX is at the original level of V CC −
V TH (P) (V CC is power supply voltage, V TH (P) is PMOS
Threshold voltage).
【0031】時刻t4 でコラムセレクトゲート34c,
34dがオフすると、データバスDB側の電流が流れな
くなるためDBの電位はVCC−VTH(P)へ向かう。[0031] The column select gate 34c at time t 4,
When 34d is turned off, the current on the data bus DB side stops flowing, so that the potential of DB goes to V CC -V TH (P).
【0032】アンプ100はデータバスの電流差に応じ
て出力電流が制御される。入力端子の同相電流に対して
は出力電圧は何も影響されない。ただ、同相電流が流れ
るときアンプ100内の全トランジスタに電流が流れ
る。MOSトランジスタはある程度電流が流れた状態の
ときの方が利得が大きくなるので、動作の初期にDB,
DBX側両方とも電流が流れることは高速化に有利にな
る。The output current of the amplifier 100 is controlled according to the current difference of the data bus. The output voltage is not affected by the common mode current of the input terminal. However, when the common-mode current flows, current flows through all the transistors in the amplifier 100. Since the gain of the MOS transistor is larger when a certain amount of current flows, DB, DB,
The fact that current flows on both the DBX side is advantageous for speeding up.
【0033】その後、書込みイネーブル信号WEXがア
クティブになる。これに応答して、クロックφEN1 ,φ
EN2 はそれぞれ反転し、データバス信号増幅回路100
は非活性化される。また、書込みイネーブル信号WEX
がアクティブになることで、書込みアンプ37は入力デ
ータDinに従い書込みゲート33を介してビット線B
L,BLXを制御する。その後、書込みイネーブル信号
はオフになる。同時に、行アドレスストローブ信号RA
SX及び列アドレスストローブ信号CASXもオフにな
る。そして、選択されたワード線はその状態から解放さ
れ、センスアンプ32はオフとなる。Thereafter, the write enable signal WEX becomes active. In response to this, the clocks φ EN1 , φ
EN2 is inverted and the data bus signal amplifying circuit 100
Is deactivated. Also, the write enable signal WEX
Becomes active, the write amplifier 37 causes the bit line B via the write gate 33 in accordance with the input data Din.
L and BLX are controlled. Thereafter, the write enable signal is turned off. At the same time, row address strobe signal RA
SX and the column address strobe signal CASX are also turned off. Then, the selected word line is released from the state, and the sense amplifier 32 is turned off.
【0034】上述したデータバス信号増幅回路100を
有するDRAM装置は、従来装置に比べ高速かつ低電力
消費である。加えて、データバス信号増幅回路100は
小型化されているので、DRAM装置は従来のものより
小型化可能である。更に、図6の読出しゲート34を用
いることで、センスアンプ32を小型化できる。読出し
ゲート34はデータバスDB,DBXとビット線BL,
BLXを直接接続しない。読出しゲート34の構成は、
トランジスタQa ,Qb を含む図1(A)のゲートとは
異なる。すなわち、図6のセンスアンプ32はデータバ
スDB,DBXを駆動する必要がない。センスアンプ3
2は読出しゲート34のトランジスタ34c,34dの
みを制御する。従って、従来より小型のトランジスタで
センスアンプ32を構成できる。The DRAM device having the data bus signal amplifier circuit 100 described above consumes higher speed and lower power consumption than the conventional device. In addition, since the data bus signal amplifying circuit 100 is miniaturized, the DRAM device can be miniaturized as compared with the conventional device. Further, by using the read gate 34 of FIG. 6, the size of the sense amplifier 32 can be reduced. Read gate 34 is connected to data buses DB, DBX and bit line BL,
Do not connect BLX directly. The configuration of the read gate 34 is as follows.
Different from the gate of Figure 1 including transistors Q a, a Q b (A). That is, the sense amplifier 32 in FIG. 6 does not need to drive the data buses DB and DBX. Sense amplifier 3
2 controls only the transistors 34c and 34d of the read gate 34. Therefore, the sense amplifier 32 can be configured with a transistor smaller than a conventional transistor.
【0035】図8は、図6の構成の第1の変形例を示
す。図8のデータバス信号増幅回路100Aは図6のデ
ータバス信号増幅回路に代わるものである。この増幅回
路100Aは、図6の増幅回路100からトランジスタ
Q31〜Q36を除去することで得られる。増幅動作は同一
である。これらの除去されたトランジスタQ31〜Q36に
代えて、トランジスタQ37,Q38が設けられている。ト
ランジスタQ37はデータバスDB内に設けられ、トラン
ジスタQ38はデータバスDBX内に設けられている。ト
ランジスタQ37,Q38のゲートにはクロックφEN1 が与
えられる。書込みイネーブル信号WEXがアクティブな
状態のとき、クロックφEN1 はハイレベルとなり、デー
タバス信号増幅回路100AはデータバスDB,DBX
から切り離される。図8の構成は図6の構成よりも簡素
化されている。FIG. 8 shows a first modification of the configuration of FIG. The data bus signal amplifying circuit 100A of FIG. 8 replaces the data bus signal amplifying circuit of FIG. The amplifier circuit 100A is obtained by removing the transistor Q 31 to Q 36 from the amplifier circuit 100 of FIG. 6. The amplification operation is the same. Instead of the transistor Q 31 to Q 36, which is removal of these, the transistors Q 37, Q 38 are provided. Transistor Q 37 is provided in the data bus in the DB, the transistor Q 38 is provided in the data bus in the DBX. The clock φ EN1 is supplied to the gates of the transistors Q 37 and Q 38 . When the write enable signal WEX is in an active state, the clock φ EN1 is at a high level, and the data bus signal amplifying circuit 100A operates the data buses DB and DBX.
Disconnected from The configuration of FIG. 8 is simpler than the configuration of FIG.
【0036】図9は図6の構成の第2の変形例である。
図9の構成は図8の構成のトランジスタQ39,Q40を付
加したものである。トランジスタQ39のドレインとゲー
トはデータバスDBに接続され、トランジスタQ40のド
レインとゲートはデータバスDBXに接続されている。FIG. 9 shows a second modification of the configuration shown in FIG.
The configuration of FIG. 9 is obtained by adding transistors Q 39 and Q 40 of the configuration of FIG. Drain and gate of the transistor Q 39 is connected to the data bus DB, drain and gate of the transistor Q 40 is connected to the data bus DBX.
【0037】図10(A)は図8のDRAM装置で用い
られるトランジスタQ21のドレイン電圧(VD )対ドレ
イン電流(ID )特性を示すグラフである。トランジス
タQ 21のバイアス点は、VCC−Vth(Vthはトランジス
タQ21のしきい値電圧)に等しい電位にある。データ読
出し電圧△VDBがデータバスDB,DBX間に現れる
と、電流△ID がトランジスタQ27に流れる。FIG. 10A is used in the DRAM device of FIG.
Transistor Qtwenty oneDrain voltage (VD) Vs Dre
In current (ID4) is a graph showing characteristics. Transis
TA Q twenty oneBias point is VCC-Vth(VthIs Transis
TA Qtwenty oneThreshold voltage). Data reading
Output voltage △ VDBAppears between data buses DB and DBX
And the current ΔIDIs transistor Q27Flows to
【0038】図10(B)は図9に示すDRAM装置で
用いられているトランジスタQ21のVD −ID 特性を示
す図である。トランジスタQ21のバイアス点は、ダイオ
ード接続されたトランジスタQ39の作用により、VCC−
Vthよりも低い電位にある。トランジスタQ37がオフの
状態で電流I1 がトランジスタQ21,Q39に常に流れて
いる。上記バイアス点はVD −ID 特性のカーブの急峻
な部分にある。データバスDB,DBX間の同一データ
読出し電圧△VDBに対し、電流IDがトランジスタ
Q21,Q39に流れる。図10(A),10(B)の比較
からわかるように、図9の場合の電流△ID は図8の場
合の電流△ID よりも大きい。このことは、データバス
信号増幅回路100Aはデータバス信号増幅回路100
よりも大きいゲインを有し、また高速に動作することを
意味している。[0038] FIG. 10 (B) is a diagram showing the V D -I D characteristic of the transistor Q 21 that is used in the DRAM device shown in FIG. Bias point of the transistor Q 21 by the action of a diode-connected transistor Q 39, V CC -
It is at a potential lower than Vth . Transistor Q 37 current I 1 in the off state is always flows through the transistor Q 21, Q 39. The bias point is in the steep part of the curve V D -I D characteristic. For the same data read voltage ΔV DB between data buses DB and DBX, current ID flows through transistors Q 21 and Q 39 . FIG. 10 (A), the as can be seen from a comparison of 10 (B), the current △ I D in the case of FIG. 9 is greater than the current △ I D in the case of FIG. 8. This means that the data bus signal amplifying circuit 100A
It means that it has a larger gain and operates at high speed.
【0039】次に、図11を参照して、本発明の第4の
実施例によるデータバス信号増幅回路を説明する。図1
1に示すデータバス信号増幅回路100CはPNPバイ
ポーラトランジスタQ41,Q42,Q44,Q45,Q47及び
Q48を有する。これらのバイポーラトランジスタは、前
述した実施例中のMOSトランジスタQ21,Q22,
Q 24,Q25,Q27及びQ28に相当する。バイポーラトラ
ンジスタのエミッタはVCC電源線に接続されている。バ
イポーラトランジスタQ41のベースとコレクタは、デー
タバスDBに接続されている。バイポーラトランジスタ
Q42,Q47のベースはデータバスDBに接続されてい
る。バイポーラトランジスタQ47のコレクタはトランジ
スタQ29のドレインに接続され、バイポーラトランジス
タQ42のコレクタはトランジスタQ23のドレインンに接
続されている。バイポーラトランジスタQ44,Q45,Q
48は上記バイポーラトランジスタQ41,Q42,Q47と同
様に接続されている。Next, referring to FIG. 11, a fourth embodiment of the present invention will be described.
A data bus signal amplifier circuit according to an embodiment will be described. FIG.
The data bus signal amplifier circuit 100C shown in FIG.
Polar transistor Q41, Q42, Q44, Q45, Q47as well as
Q48Having. These bipolar transistors are
MOS transistor Q in the described embodimenttwenty one, Qtwenty two,
Q twenty four, Qtwenty five, Q27And Q28Is equivalent to Bipolar tiger
The emitter of the transistor is VCCConnected to power line. Ba
Polar transistor Q41The base and collector
It is connected to Tabus DB. Bipolar transistor
Q42, Q47Is connected to the data bus DB
You. Bipolar transistor Q47The collector is a transi
Star Q29Connected to the drain of a bipolar transistor
TA Q42Is the transistor Qtwenty threeConnect with the drain
Has been continued. Bipolar transistor Q44, Q45, Q
48Is the bipolar transistor Q41, Q42, Q47Same as
Connected.
【0040】図12はバイポーラトランジスタQ41のコ
レクタ電圧(VC )対コレクタ電流(IC )特性のグラ
フである。図12のバイポーラ特性は図10(A)のM
OS特性より立上りが急峻である。従って、同一のデー
タ読出し電圧に対し、電流の変化はバイポーラトランジ
スタの方向が大きい。従って、データバス増幅回路10
0Cは前述のデータバス増幅回路100,100A,1
00Bよりも高い駆動能力を有し、また高速である。こ
のデータバス増幅回路100Cを前述のものに置き換え
て用いることができる。図1(A)の構成や図3の構成
もバイポーラトランジスタで構成できる。[0040] FIG. 12 is a graph of the collector voltage (V C) versus the collector current (I C) characteristic of the bipolar transistor Q 41. The bipolar characteristic shown in FIG.
The rise is steeper than the OS characteristics. Therefore, for the same data read voltage, the change in current is large in the direction of the bipolar transistor. Therefore, the data bus amplifier circuit 10
0C is the data bus amplifier circuit 100, 100A, 1
It has a higher driving capability than 00B and is fast. This data bus amplifier circuit 100C can be used in place of the one described above. The configuration in FIG. 1A and the configuration in FIG. 3 can also be configured by bipolar transistors.
【0041】次に、図13を参照して、本発明の第5の
実施例によるデータバス信号増幅回路を説明する。図3
に示すデータバス信号増幅回路100Dはダーリントン
アンプ回路DT1 〜DT6 を有する。ダーリントンアン
プ回路DT1 はPMOSトランジスタQ21、npnバイ
ポーラトランジスタQ51及び抵抗R11を有する。PMO
SトランジスタQ21のドレインはバイポーラトランジス
タQ51のベースに接続され、そのコレクタはVCC電源線
に接続されている。抵抗R11はバイポーラトランジスタ
Q51のエミッタ・コレクタ間に接続されている。バイポ
ーラトランジスタQ51のエミッタはデータバスDBに接
続されている。PMOSトランジスタQ 21のドレイン電
流はバイポーラトランジスタQ51で増幅され、データバ
スDBに出力される。Next, referring to FIG. 13, a fifth embodiment of the present invention will be described.
A data bus signal amplifier circuit according to an embodiment will be described. FIG.
The data bus signal amplifier circuit 100D shown in FIG.
Amplifier circuit DT1~ DT6Having. Darlington Ann
Circuit DT1Is the PMOS transistor Qtwenty one, Npn buy
Polar transistor Q51And resistance R11Having. PMO
S transistor Qtwenty oneThe drain of a bipolar transistor
TA Q51And its collector is connected to VCCPower line
It is connected to the. Resistance R11Is a bipolar transistor
Q51Is connected between the emitter and the collector. Bipo
Roller transistor Q51Are connected to the data bus DB
Has been continued. PMOS transistor Q twenty oneDrain current
The flow is bipolar transistor Q51And the data
Output to the DB.
【0042】図14に示すように、ダーリントンアンプ
回路DT1 は前述の図11に示すnpnトランジスタQ
41と等価である。ダーリントンアンプ回路DT1 は、P
MOSトランジスタQ21よりも高いゲインを有する。従
って、ダーリントンアンプ回路を用いることで、センス
アンプをより小型化でき、動作速度をより高めることが
できる。図15は、ダーリントンアンプ回路DT1 の断
面図である。As shown in FIG. 14, the Darlington amplifier circuit DT 1 includes the npn transistor Q shown in FIG.
It is equivalent to 41 . The Darlington amplifier circuit DT 1 has P
It has a higher gain than the MOS transistor Q 21. Therefore, by using the Darlington amplifier circuit, the size of the sense amplifier can be further reduced, and the operation speed can be further increased. Figure 15 is a cross-sectional view of the Darlington amplifier circuit DT 1.
【0043】ダーリントンアンプ回路DT2 〜DT6 も
それぞれダーリントンアンプ回路DT1 と同様に構成さ
れている。Each of the Darlington amplifier circuits DT 2 to DT 6 has the same configuration as the Darlington amplifier circuit DT 1 .
【0044】ダーリントンアンプ回路DT1 はDT2 と
1つのカレントミラー回路を形成し、DT3 ともう1つ
のカレントミラー回路を形成する。同様に、ダーリント
ンアンプ回路DT6 は、DT4 とDT5 とで2つのカレ
ントミラー回路を構成する。図1(A)や図3の構成を
ダーリントンアンプ回路て構成しても良い。The Darlington amplifier circuit DT 1 forms one current mirror circuit with DT 2, and forms another current mirror circuit with DT 3 . Likewise, Darlington amplifier circuit DT 6 constitute two current mirror circuits in the DT 4 and DT 5. The configuration of FIG. 1A or FIG. 3 may be configured by a Darlington amplifier circuit.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本データバス信号
増幅回路は入力電流に比例した出力電流を得る構成なの
で、データバスを駆動するセンスアンプの電流に比例し
た電流が得られる。従来ではデータバス電流は負荷素子
を通じて無駄な電源電流となっていたが、本発明ではこ
のようなことはない。また、本発明の回路では増幅後に
電源からグランドへ貫通する無駄電流が極めて少ない。As described above, since the present data bus signal amplifier circuit is configured to obtain an output current proportional to the input current, a current proportional to the current of the sense amplifier driving the data bus can be obtained. Conventionally, the data bus current was wasted power supply current through the load element, but this is not the case in the present invention. Further, in the circuit of the present invention, the amount of waste current that passes from the power supply to the ground after amplification is extremely small.
【0046】従って、上記データバス信号増幅回路を用
いることで、低電力消費、高速かつ小型の半導体メモリ
装置を実現することができる。Therefore, by using the data bus signal amplifier circuit, a low power consumption, high speed, and small semiconductor memory device can be realized.
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】従来のデータバス信号増幅回路の回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional data bus signal amplifier circuit.
【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明と従来構成の特性を測定するための実験
構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an experimental configuration for measuring characteristics of the present invention and a conventional configuration.
【図5】実験結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing experimental results.
【図6】本発明の第3の実施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図7】第3の実施例の動作を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform chart showing the operation of the third embodiment.
【図8】第3の実施例の第1の変形例を示す回路図であ
る。FIG. 8 is a circuit diagram showing a first modification of the third embodiment.
【図9】第3の実施例の第2の変形例を示す回路図であ
る。FIG. 9 is a circuit diagram showing a second modification of the third embodiment.
【図10】第3の実施例とその第2の変形例との特性の
差を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a difference in characteristics between the third embodiment and its second modification.
【図11】本発明の第4の実施例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図12】図11に示すトランジスタQ41のVC −IC
特性を示すグラフである。V C -I C of the transistor Q 41 shown in FIG. 12 FIG. 11
It is a graph which shows a characteristic.
【図13】本発明の第5の実施例を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図14】図13中のダーリントンアンプ回路がpnp
トランジスタに等価であることを示す回路図である。14 is a diagram showing a Darlington amplifier circuit shown in FIG.
It is a circuit diagram showing that it is equivalent to a transistor.
【図15】図14に示すダーリントンアンプ回路の断面
図である。FIG. 15 is a sectional view of the Darlington amplifier circuit shown in FIG.
11,12,13 カレントミラー回路 OUT,OUT1 ,OUT2 出力 31 メモリセルアレイ 32 センスアンプ 33 書込みゲート 34 読出しゲート 35 行デコーダ 36 列デコーダ 37 書込みアンプ 38 クロック発生器 39 RSフリップフロップ 40 ラッチ回路 41 インバータ 42 タイミング発生器 DT1 〜DT6 ダーリントンアンプ回路11, 12 and 13 the current mirror circuit OUT, OUT 1, OUT 2 output 31 memory cell array 32 sense amplifiers 33 write gate 34, line 35 decoder 36 column readout gate decoder 37 write amplifiers 38 clock generator 39 RS flip-flop 40 latch circuit 41 inverter 42 timing generator DT 1 to DT 6 Darlington amplifier
Claims (7)
ぞれ接続され、各々2つの出力端を有する第1及び第2
のカレントミラー回路と、 該第1及び第2のカレントミラー回路の出力を受ける第
3及び第4のカレントミラー回路とを備え、 該第3及び第4のカレントミラー回路より相補出力を相
補出力線へ取り出すようにしてなることを特徴とする信
号増幅回路。1. A first and a second terminal respectively connected to one and the other of a pair of complementary signal lines and each having two output terminals.
And a third and a fourth current mirror circuit for receiving the outputs of the first and second current mirror circuits, and a complementary output line from the third and fourth current mirror circuits. A signal amplifier circuit characterized in that the signal amplifier circuit is adapted to take out the signal.
は、前記一対の相補信号線の一方に流れる電流のk倍
(k>1)の電流を前記2つの出力端に流すことを特徴
とする請求項1記載の信号増幅回路。2. The method according to claim 1, wherein the first and second current mirror circuits supply a current k times (k> 1) of a current flowing through one of the pair of complementary signal lines to the two output terminals. The signal amplification circuit according to claim 1.
相補出力線の配線容量より大きく、 前記第1及び第2のカレントミラー回路は、前記一対の
相補信号線の一方に流れる電流と同じ量の電流を前記2
つの出力端に流すことを特徴とする請求項1記載の信号
増幅回路。3. The wiring capacity of the pair of complementary signal lines is larger than the wiring capacity of the complementary output line, and the first and second current mirror circuits are equal in current to one of the pair of complementary signal lines. wherein the amount of current 2
2. The signal amplification circuit according to claim 1, wherein the signal is supplied to two output terminals .
に、前記第1及び第2のカレントミラー回路のバイアス
点を低電位側にシフトさせるトランジスタをさらに設け
たことを特徴とする請求項1記載の信号増幅回路。4. A transistor for shifting a bias point of the first and second current mirror circuits to a lower potential side between the complementary signal line and a lower potential power supply line. Item 2. The signal amplification circuit according to Item 1.
はそれぞれ、バイポーラトランジスタと電界効果トラン
ジスタとをダーリントン接続したダーリントン増幅回路
を有することを特徴とする請求項1記載の信号増幅回
路。5. The signal amplification circuit according to claim 1, wherein each of the first and second current mirror circuits has a Darlington amplifier circuit in which a bipolar transistor and a field effect transistor are Darlington-connected.
幅回路と、 メモリセルと情報のやりとりを行うビット線対と、 該ビット線対間の電位差を増幅するためのセンスアップ
と、 コラム選択信号に応答して、前記ビット線対と前記相補
信号線とを結合させる結合手段とを有することを特徴と
する半導体メモリ装置。6. A signal amplifying circuit according to claim 1, a bit line pair for exchanging information with a memory cell, a sense-up for amplifying a potential difference between the bit line pair, and a column. A semiconductor memory device comprising: coupling means for coupling the bit line pair and the complementary signal line in response to a selection signal.
応答して活性化され、前記ビット線対の電位をそれぞれ
ゲートに受けて該ビット線対間の電位差を増幅する一対
のトランジスタを含むことを特徴とする請求項6記載の
半導体メモリ装置。7. The coupling means includes a pair of transistors that are activated in response to the column selection signal and receive a potential of the bit line pair at a gate thereof and amplify a potential difference between the bit line pair. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein:
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