JPH05298886A - 差動伝送回路 - Google Patents
差動伝送回路Info
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- JPH05298886A JPH05298886A JP4097614A JP9761492A JPH05298886A JP H05298886 A JPH05298886 A JP H05298886A JP 4097614 A JP4097614 A JP 4097614A JP 9761492 A JP9761492 A JP 9761492A JP H05298886 A JPH05298886 A JP H05298886A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 MOS型半導体集積回路においてデータを高
速に伝送し、回路の消費電流を低減した差動伝送回路を
提供することを目的とする。 【構成】 互いに相補な入力データをPチャネルMOS
トランジスタ8と9のゲートで受け、互いに相補な内部
データを送信する第1の差動増幅回路A1と、前記互い
に相補な内部データをNチャネルMOSトランジスタ1
2と13のゲートで受け、互いに相補な出力データを送
信する第2の差動増幅回路A2とを備えることによっ
て、クロック信号によってデータの伝送速度が支配され
ることのない高速なデータ伝送が可能となり、電源端子
1から接地端子0への貫通電流を防ぐことによって消費
電流が低減された差動伝送回路が得られる。
速に伝送し、回路の消費電流を低減した差動伝送回路を
提供することを目的とする。 【構成】 互いに相補な入力データをPチャネルMOS
トランジスタ8と9のゲートで受け、互いに相補な内部
データを送信する第1の差動増幅回路A1と、前記互い
に相補な内部データをNチャネルMOSトランジスタ1
2と13のゲートで受け、互いに相補な出力データを送
信する第2の差動増幅回路A2とを備えることによっ
て、クロック信号によってデータの伝送速度が支配され
ることのない高速なデータ伝送が可能となり、電源端子
1から接地端子0への貫通電流を防ぐことによって消費
電流が低減された差動伝送回路が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOS型半導体集積回路
において、差動でデータを伝送する場合に使用される差
動伝送回路に関するものである。
において、差動でデータを伝送する場合に使用される差
動伝送回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、差動伝送回路はMOS型半導体集
積回路の動作速度の高速化のため、ますます伝送速度の
高速化が必要とされている。以下に従来の差動伝送回路
について説明する。図7は従来の差動伝送回路の回路図
を示すものである。図7において、0は接地端子で1は
電源端子である。71と72はそれぞれ互いに相補な入
力データ線で、73と74はそれぞれ互いに相補な内部
データ線、75と76はそれぞれ互いに相補な出力デー
タ線、77と78は入力データ線71と72のデータを
ゲートで受けるNチャネルMOSトランジスタ、79と
80は内部データ線73と74のデータをラッチするP
チャネルMOSトランジスタで構成されたラッチ回路、
81はNMOS77、78のソースと接地端子0との間
に挿入されたNチャネルMOSトランジスタ、82と8
3は内部データ線73と74のデータをゲートで受ける
NチャネルMOSトランジスタ、84と85は出力デー
タ線75と76のデータをラッチするPチャネルMOS
トランジスタで構成されたラッチ回路、86はNMOS
82,83のソースと接地端子との間に挿入されたNチ
ャネルMOSトランジスタ、87,88,89はデータ線
を任意の電圧にプリチャージする回路である。
積回路の動作速度の高速化のため、ますます伝送速度の
高速化が必要とされている。以下に従来の差動伝送回路
について説明する。図7は従来の差動伝送回路の回路図
を示すものである。図7において、0は接地端子で1は
電源端子である。71と72はそれぞれ互いに相補な入
力データ線で、73と74はそれぞれ互いに相補な内部
データ線、75と76はそれぞれ互いに相補な出力デー
タ線、77と78は入力データ線71と72のデータを
ゲートで受けるNチャネルMOSトランジスタ、79と
80は内部データ線73と74のデータをラッチするP
チャネルMOSトランジスタで構成されたラッチ回路、
81はNMOS77、78のソースと接地端子0との間
に挿入されたNチャネルMOSトランジスタ、82と8
3は内部データ線73と74のデータをゲートで受ける
NチャネルMOSトランジスタ、84と85は出力デー
タ線75と76のデータをラッチするPチャネルMOS
トランジスタで構成されたラッチ回路、86はNMOS
82,83のソースと接地端子との間に挿入されたNチ
ャネルMOSトランジスタ、87,88,89はデータ線
を任意の電圧にプリチャージする回路である。
【0003】以上のように構成された差動伝送回路につ
いて、以下その動作について図8を用いて説明する。ま
ず、入力データ線71,72に入力データが印加される
前に電圧プリチャージ回路87,88および89によっ
て各々に接続されている互いに相補なデータ線をNMO
S77,78,82,83がオン状態となる電圧にプリチ
ャージする。相補なデータ線の電位差(以下入力デー
タ)がNMOS77,78のゲートに印加されはじめる
と、NMOS81,86をクロック信号によってオフ状
態からオン状態に変化させ、77,78,79,80のM
OSおよび82,83,84,85のMOSからなる差動
増幅回路を動作させ、内部データ線73,74、出力デ
ータ線75,76へとデータが伝送される。このような
場合、回路の動作開始時には入力データをゲートで受け
るNMOSはすでにオン状態であるために、MOSの電
流駆動能力が大きく、クロック信号がMOS81および
86に印加されるとただちに出力データが伝送される。
このような差動伝送回路については、例えばジャーナル
・オブ・ソリッド・ステート・サーキット24(198
9年)1219頁から1225頁(Journal of Silid-St
ate Circuits,vol.24 (1989) PP1219-1225)に発表され
ている。
いて、以下その動作について図8を用いて説明する。ま
ず、入力データ線71,72に入力データが印加される
前に電圧プリチャージ回路87,88および89によっ
て各々に接続されている互いに相補なデータ線をNMO
S77,78,82,83がオン状態となる電圧にプリチ
ャージする。相補なデータ線の電位差(以下入力デー
タ)がNMOS77,78のゲートに印加されはじめる
と、NMOS81,86をクロック信号によってオフ状
態からオン状態に変化させ、77,78,79,80のM
OSおよび82,83,84,85のMOSからなる差動
増幅回路を動作させ、内部データ線73,74、出力デ
ータ線75,76へとデータが伝送される。このような
場合、回路の動作開始時には入力データをゲートで受け
るNMOSはすでにオン状態であるために、MOSの電
流駆動能力が大きく、クロック信号がMOS81および
86に印加されるとただちに出力データが伝送される。
このような差動伝送回路については、例えばジャーナル
・オブ・ソリッド・ステート・サーキット24(198
9年)1219頁から1225頁(Journal of Silid-St
ate Circuits,vol.24 (1989) PP1219-1225)に発表され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、差動増幅回路を動作するMOS81と8
6のゲートに印加されるクロック信号が入力データがM
OS77,78のゲートに入力されるよりも早いタイミ
ングで印加された場合にノイズの発生、回路素子のアン
バランス等により誤ったデータを増幅伝送するなどの回
路の誤動作を生じるため、タイミングマージンを考慮し
てクロック信号のタイミングを設定しなければならな
い。この場合、データの伝送速度がクロック信号のタイ
ミングによって支配され、より高速なデータ伝送が困難
であるという問題点を有していた。
来の構成では、差動増幅回路を動作するMOS81と8
6のゲートに印加されるクロック信号が入力データがM
OS77,78のゲートに入力されるよりも早いタイミ
ングで印加された場合にノイズの発生、回路素子のアン
バランス等により誤ったデータを増幅伝送するなどの回
路の誤動作を生じるため、タイミングマージンを考慮し
てクロック信号のタイミングを設定しなければならな
い。この場合、データの伝送速度がクロック信号のタイ
ミングによって支配され、より高速なデータ伝送が困難
であるという問題点を有していた。
【0005】また、回路の動作開始時にNMOS77,
78,82,83のゲートにはMOSがすべてオン状態と
なる電圧が印加されるため、その間、電源端子から接地
端子に貫通電流が流れ、回路の消費電流を増大させると
いう問題点を有していた。
78,82,83のゲートにはMOSがすべてオン状態と
なる電圧が印加されるため、その間、電源端子から接地
端子に貫通電流が流れ、回路の消費電流を増大させると
いう問題点を有していた。
【0006】また、データ線のプリチャージ期間におい
ては一般にデータ線を前記NMOS77,78,82,8
3がすべてオン状態となる電圧に設定するため、前記回
路を動作させるクロック信号を切ってからプリチャージ
を開始し、プリチャージを終了してから前記クロック信
号を入力して、MOS81,86をオンするという制御
をしなければ、電源端子から接地端子へ貫通電流が流れ
てしまう。しかしながら当然そのような制御をすれば前
記クロック信号によってMOS81,86をオンにする
タイミングも遅くなり、データの伝送速度の高速化を阻
害する。このように従来の回路では、高速化と低消費電
力化が共存しない構成であるという問題点を有してい
た。
ては一般にデータ線を前記NMOS77,78,82,8
3がすべてオン状態となる電圧に設定するため、前記回
路を動作させるクロック信号を切ってからプリチャージ
を開始し、プリチャージを終了してから前記クロック信
号を入力して、MOS81,86をオンするという制御
をしなければ、電源端子から接地端子へ貫通電流が流れ
てしまう。しかしながら当然そのような制御をすれば前
記クロック信号によってMOS81,86をオンにする
タイミングも遅くなり、データの伝送速度の高速化を阻
害する。このように従来の回路では、高速化と低消費電
力化が共存しない構成であるという問題点を有してい
た。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、データを伝送する場合に高速伝送動作と回路の低消
費電力化を可能とする差動伝送回路を提供することを目
的とする。
で、データを伝送する場合に高速伝送動作と回路の低消
費電力化を可能とする差動伝送回路を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の差動伝送回路は、互いに相補な入力データを
第1の導電型MOSトランジスタのゲートで受け、互い
に相補な内部データを送信する第1の差動増幅回路と、
前記互いに相補な内部データを第1の導電型とは反対の
導電型を持つ第2の導電型MOSトランジスタのゲート
で受け、互いに相補な出力データを送信する第2の差動
増幅回路とを備えたものである。
に本発明の差動伝送回路は、互いに相補な入力データを
第1の導電型MOSトランジスタのゲートで受け、互い
に相補な内部データを送信する第1の差動増幅回路と、
前記互いに相補な内部データを第1の導電型とは反対の
導電型を持つ第2の導電型MOSトランジスタのゲート
で受け、互いに相補な出力データを送信する第2の差動
増幅回路とを備えたものである。
【0009】
【作用】この構成によって、入力データが印加される前
にあらかじめ入力データ線および出力データ線は電源電
圧に、内部データ線は接地電圧にそれぞれプリチャージ
され、データが入力されてデータ線の電圧の変動がMO
Sトランジスタのしきい値電圧を越えるとデータをゲー
トで受けるMOSトランジスタがただちにオン状態とな
り出力側へデータを伝送することになるため、回路の動
作速度がクロック信号のタイミングによって支配される
ことがなくデータの高速伝送を可能とすることができ
る。また、本差動伝送回路は回路の動作時にのみゲート
にかかる電圧が変動する側のデータ線に対して電流を消
費するため、回路の消費電流を低減させることができ
る。
にあらかじめ入力データ線および出力データ線は電源電
圧に、内部データ線は接地電圧にそれぞれプリチャージ
され、データが入力されてデータ線の電圧の変動がMO
Sトランジスタのしきい値電圧を越えるとデータをゲー
トで受けるMOSトランジスタがただちにオン状態とな
り出力側へデータを伝送することになるため、回路の動
作速度がクロック信号のタイミングによって支配される
ことがなくデータの高速伝送を可能とすることができ
る。また、本差動伝送回路は回路の動作時にのみゲート
にかかる電圧が変動する側のデータ線に対して電流を消
費するため、回路の消費電流を低減させることができ
る。
【0010】
(実施例1)以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1(a)は第1の実施例におけ
る差動伝送回路の回路図、図1(b)は同実施例におけ
るプリチャージ回路の回路図である。
照しながら説明する。図1(a)は第1の実施例におけ
る差動伝送回路の回路図、図1(b)は同実施例におけ
るプリチャージ回路の回路図である。
【0011】図1(a)において、0は接地端子、1は
電源端子、2と3は互いに相補な入力データ線、4と5
は互いに相補な内部データ線、6と7は互いに相補な出
力データ線、8と9はゲートが入力データ線2と3に接
続され、ソースが電源端子1に接続され、ドレインが内
部データ線4と5に接続されたPチャネルMOSトラン
ジスタ、10と11はゲートが内部データ線4と5に接
続され、ソースが接地端子0に接続され、ドレインがゲ
ートが接続されている内部データ線とは異なる側の内部
データ線に接続されて内部データ線4と5のラッチ回路
を構成しているNチャネルMOSトランジスタ、12と
13はゲートが内部データ線4と5に接続され、ソース
が接地端子0に接続され、ドレインが出力データ線6と
7に接続されたNチャネルMOSトランジスタ、14と
15はゲートが出力データ線6と7に接続され、ソース
が電源端子1に接続され、ドレインがゲートが接続され
ている出力データ線とは異なる側の出力データ線に接続
されて出力データ線6と7のラッチ回路を構成している
PチャネルMOSトランジスタ、16と18はそれぞれ
入力データ線2と3および出力データ線6と7を電源電
圧に充電するプリチャージ回路で、17は内部データ線
4と5を接地電圧に放電するプリチャージ回路である。
電源端子、2と3は互いに相補な入力データ線、4と5
は互いに相補な内部データ線、6と7は互いに相補な出
力データ線、8と9はゲートが入力データ線2と3に接
続され、ソースが電源端子1に接続され、ドレインが内
部データ線4と5に接続されたPチャネルMOSトラン
ジスタ、10と11はゲートが内部データ線4と5に接
続され、ソースが接地端子0に接続され、ドレインがゲ
ートが接続されている内部データ線とは異なる側の内部
データ線に接続されて内部データ線4と5のラッチ回路
を構成しているNチャネルMOSトランジスタ、12と
13はゲートが内部データ線4と5に接続され、ソース
が接地端子0に接続され、ドレインが出力データ線6と
7に接続されたNチャネルMOSトランジスタ、14と
15はゲートが出力データ線6と7に接続され、ソース
が電源端子1に接続され、ドレインがゲートが接続され
ている出力データ線とは異なる側の出力データ線に接続
されて出力データ線6と7のラッチ回路を構成している
PチャネルMOSトランジスタ、16と18はそれぞれ
入力データ線2と3および出力データ線6と7を電源電
圧に充電するプリチャージ回路で、17は内部データ線
4と5を接地電圧に放電するプリチャージ回路である。
【0012】A1はゲートが互いに相補な入力データ線
2,3と接続され、ソースが電源端子1と接続され、ド
レインが互いに相補な内部データ線4,5と接続された
1対のPMOS8,9と、ゲートが前記互いに相補な内
部データ線4,5と接続され、ソースが接地端子0と接
続され、ドレインがゲートとは異なる側の内部データ線
4,5と接続された1対のNMOS10,11とからなる
第1の差動増幅回路である。
2,3と接続され、ソースが電源端子1と接続され、ド
レインが互いに相補な内部データ線4,5と接続された
1対のPMOS8,9と、ゲートが前記互いに相補な内
部データ線4,5と接続され、ソースが接地端子0と接
続され、ドレインがゲートとは異なる側の内部データ線
4,5と接続された1対のNMOS10,11とからなる
第1の差動増幅回路である。
【0013】またA2はゲートが前記互いに相補な内部
データ線4,5と接続され、ソースが接地端子0と接続
され、ドレインが互いに相補な出力データ線6,7と接
続された1対のNMOS12,13と、ゲートが前記互
いに相補な出力データ線6,7と接続され、ソースが電
源端子1と接続され、ドレインがゲートとは異なる側の
出力データ線6,7と接続された1対のPMOS14,1
5とからなる第2の差動増幅回路である。
データ線4,5と接続され、ソースが接地端子0と接続
され、ドレインが互いに相補な出力データ線6,7と接
続された1対のNMOS12,13と、ゲートが前記互
いに相補な出力データ線6,7と接続され、ソースが電
源端子1と接続され、ドレインがゲートとは異なる側の
出力データ線6,7と接続された1対のPMOS14,1
5とからなる第2の差動増幅回路である。
【0014】また図1(b)において、19,20,21
はプリチャージ回路16を構成しているPチャネルMO
Sトランジスタ、22,23,24はプリチャージ回路1
7を構成しているNチャネルMOSトランジスタ、2
5,26,27はプリチャージ回路18を構成しているP
チャネルMOSトランジスタである。
はプリチャージ回路16を構成しているPチャネルMO
Sトランジスタ、22,23,24はプリチャージ回路1
7を構成しているNチャネルMOSトランジスタ、2
5,26,27はプリチャージ回路18を構成しているP
チャネルMOSトランジスタである。
【0015】以上のように構成された差動伝送回路につ
いて、図2を用いてその動作を説明する。図2はそれぞ
れ入力データ線、内部データ線、出力データ線の波形を
示した図でX軸は時間、Y軸はデータ線の振幅を示して
いる。まず入力データ線2,3に入力データが印加され
るより前にあらかじめ、入力データ線2と3および出力
データ線6と7を電源電圧に、内部データ線4と5を接
地電圧にプリチャージ回路16〜18を用いてプリチャ
ージしておく。プリチャージ回路を解除した時点で、デ
ータをゲートで受けるトランジスタ8,9,12,13は
それぞれオフ状態となるため、差動伝送回路は動作せず
入力データが印加されるのを待つ状態になる。入力デー
タ線2と3に入力データが印加され、2と3のどちらか
一方の電圧がPMOSのしきい値以上低下した場合、た
だちにそのPMOSはオン状態となり、ドレインが接続
されている内部データ線4あるいは5を充電し始める。
内部データ線の電圧がNMOSのしきい値電圧を越える
とただちにそのNMOSはオン状態となり、出力データ
線の電荷を放電し、出力データ線にデータを伝送する。
いて、図2を用いてその動作を説明する。図2はそれぞ
れ入力データ線、内部データ線、出力データ線の波形を
示した図でX軸は時間、Y軸はデータ線の振幅を示して
いる。まず入力データ線2,3に入力データが印加され
るより前にあらかじめ、入力データ線2と3および出力
データ線6と7を電源電圧に、内部データ線4と5を接
地電圧にプリチャージ回路16〜18を用いてプリチャ
ージしておく。プリチャージ回路を解除した時点で、デ
ータをゲートで受けるトランジスタ8,9,12,13は
それぞれオフ状態となるため、差動伝送回路は動作せず
入力データが印加されるのを待つ状態になる。入力デー
タ線2と3に入力データが印加され、2と3のどちらか
一方の電圧がPMOSのしきい値以上低下した場合、た
だちにそのPMOSはオン状態となり、ドレインが接続
されている内部データ線4あるいは5を充電し始める。
内部データ線の電圧がNMOSのしきい値電圧を越える
とただちにそのNMOSはオン状態となり、出力データ
線の電荷を放電し、出力データ線にデータを伝送する。
【0016】このように本実施例においてはデータを伝
送する際に、クロック信号によって伝送速度が支配され
ることがないため、データの伝送速度を高速にすること
ができる。また、本差動伝送回路は動作時に電源端子1
から接地端子0にいたる経路のMOSトランジスタは少
なくとも1つオフ状態となっているため、電源端子から
接地端子への貫通電流が流れず、消費電流を低減させる
ことができる。本実施例を例えば64メガビットダイナ
ミック型ランダムアクセスメモリのデータ読み出しアン
プに使用した場合、従来のクロック信号を使用した差動
伝送回路に比べ、データ読み出しアンプとしては20〜
30%の高速化と30〜50%の低消費電力化が達成さ
れる。
送する際に、クロック信号によって伝送速度が支配され
ることがないため、データの伝送速度を高速にすること
ができる。また、本差動伝送回路は動作時に電源端子1
から接地端子0にいたる経路のMOSトランジスタは少
なくとも1つオフ状態となっているため、電源端子から
接地端子への貫通電流が流れず、消費電流を低減させる
ことができる。本実施例を例えば64メガビットダイナ
ミック型ランダムアクセスメモリのデータ読み出しアン
プに使用した場合、従来のクロック信号を使用した差動
伝送回路に比べ、データ読み出しアンプとしては20〜
30%の高速化と30〜50%の低消費電力化が達成さ
れる。
【0017】なお、回路のプリチャージ期間に、データ
線のイコライズによってMOSトランジスタのゲートに
中間電圧がかかり、電源端子から接地端子へ貫通電流が
流れる可能性がある場合に、PチャネルMOSトランジ
スタ8と9のソースと電源端子との間およびNチャネル
MOSトランジスタ12と13のソースと接地端子との
間に、プリチャージ期間にソースと電源あるいは接地端
子とを切り放すスイッチを挿入しても、本実施例の差動
伝送回路の効果は同様であることはいうまでもない。
線のイコライズによってMOSトランジスタのゲートに
中間電圧がかかり、電源端子から接地端子へ貫通電流が
流れる可能性がある場合に、PチャネルMOSトランジ
スタ8と9のソースと電源端子との間およびNチャネル
MOSトランジスタ12と13のソースと接地端子との
間に、プリチャージ期間にソースと電源あるいは接地端
子とを切り放すスイッチを挿入しても、本実施例の差動
伝送回路の効果は同様であることはいうまでもない。
【0018】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【0019】図3は図1と同様の差動伝送回路の回路図
で、図1と同一箇所には同一符号を付して、詳細説明は
省略した。図3において図1と異なるのは、Pチャネル
MOSトランジスタ8と9のソースと電源端子の間およ
びNチャネルMOSトランジスタ12と13のソースと
接地端子の間にそれぞれ、ゲートがデコード機能のみを
有する信号線と接続されたスイッチのMOSトランジス
タ28および29を挿入している点である。
で、図1と同一箇所には同一符号を付して、詳細説明は
省略した。図3において図1と異なるのは、Pチャネル
MOSトランジスタ8と9のソースと電源端子の間およ
びNチャネルMOSトランジスタ12と13のソースと
接地端子の間にそれぞれ、ゲートがデコード機能のみを
有する信号線と接続されたスイッチのMOSトランジス
タ28および29を挿入している点である。
【0020】以上のように構成された差動伝送回路につ
いて、以下その動作を説明する。複数のデータ線の中か
ら特定のデータ線の出力を選択して使用する場合に一般
には出力データ線にデコード機能を有するスイッチを挿
入する。しかし、その場合には実際には使用しないデー
タを送信する差動伝送回路も動作するため、消費電流が
増大してしまう。本実施例においては、差動増幅回路の
ソースと電源との間にゲートがデコード機能のみを有す
る信号線と接続されたMOSトランジスタのスイッチを
挿入することによって、実際に動作する差動伝送回路の
動作速度および消費電流は第1の実施例とまったく同様
の効果が得られ、使用しないデータ線に接続されている
差動伝送回路は動作させないため、その分消費電流を減
少させることができる。例えば2組のデータ線から1組
のデータ線をデコードして使用する場合、差動伝送回路
の消費電流は2分の1になる。
いて、以下その動作を説明する。複数のデータ線の中か
ら特定のデータ線の出力を選択して使用する場合に一般
には出力データ線にデコード機能を有するスイッチを挿
入する。しかし、その場合には実際には使用しないデー
タを送信する差動伝送回路も動作するため、消費電流が
増大してしまう。本実施例においては、差動増幅回路の
ソースと電源との間にゲートがデコード機能のみを有す
る信号線と接続されたMOSトランジスタのスイッチを
挿入することによって、実際に動作する差動伝送回路の
動作速度および消費電流は第1の実施例とまったく同様
の効果が得られ、使用しないデータ線に接続されている
差動伝送回路は動作させないため、その分消費電流を減
少させることができる。例えば2組のデータ線から1組
のデータ線をデコードして使用する場合、差動伝送回路
の消費電流は2分の1になる。
【0021】(実施例3)以下本発明の第3の実施例に
ついて説明する。図4は本発明の第3の実施例における
差動伝送回路の回路図である。
ついて説明する。図4は本発明の第3の実施例における
差動伝送回路の回路図である。
【0022】図4において、0は接地端子、1は第1の
電源電圧を有する電源端子、31と32は互いに相補な
入力データ線、33と34は互いに相補な出力データ
線、35と36は入力データをゲートで受けるPチャネ
ルMOSトランジスタ、37と38は出力データをラッ
チするNチャネルMOSトランジスタで構成されたラッ
チ回路、39と40はゲートが電源端子42に接続され
たNチャネルMOSトランジスタ、41はデータ線を第
1の電源電圧に充電するプリチャージ回路、42は第2
の電源電圧を有する電源端子である。
電源電圧を有する電源端子、31と32は互いに相補な
入力データ線、33と34は互いに相補な出力データ
線、35と36は入力データをゲートで受けるPチャネ
ルMOSトランジスタ、37と38は出力データをラッ
チするNチャネルMOSトランジスタで構成されたラッ
チ回路、39と40はゲートが電源端子42に接続され
たNチャネルMOSトランジスタ、41はデータ線を第
1の電源電圧に充電するプリチャージ回路、42は第2
の電源電圧を有する電源端子である。
【0023】以上のように構成された差動伝送回路につ
いて、以下その動作を説明する。実施例1のように入力
データ線が第1の電源電圧にプリチャージされ、データ
をPMOSのゲートで受けるような差動伝送回路におい
ては、入力データ線の配線容量が大きい場合、データ線
の電圧がPMOS35,36のしきい値電圧以上変動す
るのに時間がかかり、差動伝送回路の動作を遅らせるこ
とになる。本実施例においては、データ線31,32を
第1の電源電圧に充電するプリチャージ回路41と入力
データ線との間に、ゲートが第2の電源電圧を有する電
源端子42に接続されたNMOS39,40を挿入する
ことによって、入力データ線31,32のプリチャージ
電圧を第1の電源電圧からNMOS39,40のしきい
値電圧だけ低くし、入力データが印加されて一方の入力
データ線の電圧が変動してわずかに低下するとPMOS
35と36のゲート部分の容量は小さいため、ゲートに
かかる電圧は第1の電源電圧から急速に下降して差動伝
送回路が動作する。このようにして高速伝送動作が可能
となる。入力データ線のプリチャージ電圧はNMOS3
9および40のしきい値電圧で決定される。39および
40のゲートにかかる第2の電源電圧が第1の電源電圧
よりも大きい場合にはMOSトランジスタのしきい値電
圧は小さく入力データ線のプリチャージ電圧を第1の電
源電圧より大きく下げることができないので、差動伝送
回路が動作する電圧まで入力データ線が変動するのに時
間がかかる。
いて、以下その動作を説明する。実施例1のように入力
データ線が第1の電源電圧にプリチャージされ、データ
をPMOSのゲートで受けるような差動伝送回路におい
ては、入力データ線の配線容量が大きい場合、データ線
の電圧がPMOS35,36のしきい値電圧以上変動す
るのに時間がかかり、差動伝送回路の動作を遅らせるこ
とになる。本実施例においては、データ線31,32を
第1の電源電圧に充電するプリチャージ回路41と入力
データ線との間に、ゲートが第2の電源電圧を有する電
源端子42に接続されたNMOS39,40を挿入する
ことによって、入力データ線31,32のプリチャージ
電圧を第1の電源電圧からNMOS39,40のしきい
値電圧だけ低くし、入力データが印加されて一方の入力
データ線の電圧が変動してわずかに低下するとPMOS
35と36のゲート部分の容量は小さいため、ゲートに
かかる電圧は第1の電源電圧から急速に下降して差動伝
送回路が動作する。このようにして高速伝送動作が可能
となる。入力データ線のプリチャージ電圧はNMOS3
9および40のしきい値電圧で決定される。39および
40のゲートにかかる第2の電源電圧が第1の電源電圧
よりも大きい場合にはMOSトランジスタのしきい値電
圧は小さく入力データ線のプリチャージ電圧を第1の電
源電圧より大きく下げることができないので、差動伝送
回路が動作する電圧まで入力データ線が変動するのに時
間がかかる。
【0024】したがって、本実施例では第2の電源電圧
は第1の電源電圧と同じかそれ以下にすることによっ
て、入力データ線のプリチャージ電圧をより低下させた
方が伝送速度の高速化に対する効果は大きい。また、入
力データ線のプリチャージが終了した後はPMOS35
および36のゲートには第1の電源電圧が印加されてい
るのでPMOSはオフ状態となり、電源端子1から接地
端子0へ貫通電流が流れることはなく実施例1と同様の
低消費電力化が達成される。本実施例における差動伝送
回路を例えば64メガビットダイナミック型ランダムア
クセスメモリのデータ読み出しアンプに実施例1の差動
伝送回路と併用して採用した場合、実施例1のみの差動
伝送回路に比べて約10〜20%の高速化が達成され
る。
は第1の電源電圧と同じかそれ以下にすることによっ
て、入力データ線のプリチャージ電圧をより低下させた
方が伝送速度の高速化に対する効果は大きい。また、入
力データ線のプリチャージが終了した後はPMOS35
および36のゲートには第1の電源電圧が印加されてい
るのでPMOSはオフ状態となり、電源端子1から接地
端子0へ貫通電流が流れることはなく実施例1と同様の
低消費電力化が達成される。本実施例における差動伝送
回路を例えば64メガビットダイナミック型ランダムア
クセスメモリのデータ読み出しアンプに実施例1の差動
伝送回路と併用して採用した場合、実施例1のみの差動
伝送回路に比べて約10〜20%の高速化が達成され
る。
【0025】(実施例4)以下本発明の第4の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【0026】図5は図4と同様の差動伝送回路の回路図
で、図4と同一箇所には同一符号を付して詳細説明は省
略した。図5において図4と異なるのはゲートがデコー
ド機能を有する信号線43に接続されたNチャネルMO
Sトランジスタ39と40を設けた点である。
で、図4と同一箇所には同一符号を付して詳細説明は省
略した。図5において図4と異なるのはゲートがデコー
ド機能を有する信号線43に接続されたNチャネルMO
Sトランジスタ39と40を設けた点である。
【0027】以上のように構成された差動伝送回路につ
いて、以下その動作を説明する。第3の実施例において
は、NチャネルMOSトランジスタ39および40は入
力データ線のプリチャージ電圧を電源電圧からMOSト
ランジスタのしきい値電圧だけ低下させるものである
が、本実施例においてはNチャネルMOSトランジスタ
39、40のゲートにデコード機能を有するデータ線4
3を接続することによって、複数個の入力データ線に対
して1個の差動伝送回路を共有化できる構成となってい
る。このようにすることによって、入力データ線のプリ
チャージ電圧を電源電圧よりMOSトランジスタのしき
い値電圧だけ低い電圧にして実施例3と同様のデータの
高速伝送化が達成され、さらに複数個の入力データ線に
対して1個の差動伝送回路を共有することによって、回
路の低消費電力化、レイアウト面積の効率化が計られ
る。
いて、以下その動作を説明する。第3の実施例において
は、NチャネルMOSトランジスタ39および40は入
力データ線のプリチャージ電圧を電源電圧からMOSト
ランジスタのしきい値電圧だけ低下させるものである
が、本実施例においてはNチャネルMOSトランジスタ
39、40のゲートにデコード機能を有するデータ線4
3を接続することによって、複数個の入力データ線に対
して1個の差動伝送回路を共有化できる構成となってい
る。このようにすることによって、入力データ線のプリ
チャージ電圧を電源電圧よりMOSトランジスタのしき
い値電圧だけ低い電圧にして実施例3と同様のデータの
高速伝送化が達成され、さらに複数個の入力データ線に
対して1個の差動伝送回路を共有することによって、回
路の低消費電力化、レイアウト面積の効率化が計られ
る。
【0028】なお、入力データ線31および32に新た
にプリチャージ回路を接続して、電源電圧からMOSト
ランジスタのしきい値電圧だけ低い電圧を充電してプリ
チャージ回路41と共用する、あるいは非選択の入力デ
ータ線に対して所望のプリチャージ電圧を充電するプリ
チャージ回路を設けることにしても、差動伝送回路の伝
送速度の高速化に対する効果は同様であることはいうま
でもない。
にプリチャージ回路を接続して、電源電圧からMOSト
ランジスタのしきい値電圧だけ低い電圧を充電してプリ
チャージ回路41と共用する、あるいは非選択の入力デ
ータ線に対して所望のプリチャージ電圧を充電するプリ
チャージ回路を設けることにしても、差動伝送回路の伝
送速度の高速化に対する効果は同様であることはいうま
でもない。
【0029】(実施例5)以下本発明の第5の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【0030】図6において、0は接地端子、1は電源端
子、51と52は互いに相補な入力データ線、53と5
4は互いに相補な出力データ線、55と56はゲートが
入力データ線51,52に接続され、ソースが電源端子
1に接続され、ドレインが出力データ線53,54に接
続されたPチャネルMOSトランジスタ、57と58は
ゲートが出力データ線53,54、ソースが接地端子
0、ドレインがゲートとは異なる側の出力データ線と接
続され、ラッチ回路を構成しているNチャネルMOSト
ランジスタ、59と60はゲートが入力データ線51,
52と接続され、ソースがMOSトランジスタのスイッ
チ61および62を介して出力データ線53と54に接
続され、ドレインが電源端子1に接続されたNチャネル
MOSトランジスタ、63および64は入力データ線5
1,52と出力データ線53,54をそれぞれ電源電圧お
よび接地電圧に充電するプリチャージ回路、65はMO
Sトランジスタのスイッチ61と62のゲートに接続さ
れたクロック信号である。
子、51と52は互いに相補な入力データ線、53と5
4は互いに相補な出力データ線、55と56はゲートが
入力データ線51,52に接続され、ソースが電源端子
1に接続され、ドレインが出力データ線53,54に接
続されたPチャネルMOSトランジスタ、57と58は
ゲートが出力データ線53,54、ソースが接地端子
0、ドレインがゲートとは異なる側の出力データ線と接
続され、ラッチ回路を構成しているNチャネルMOSト
ランジスタ、59と60はゲートが入力データ線51,
52と接続され、ソースがMOSトランジスタのスイッ
チ61および62を介して出力データ線53と54に接
続され、ドレインが電源端子1に接続されたNチャネル
MOSトランジスタ、63および64は入力データ線5
1,52と出力データ線53,54をそれぞれ電源電圧お
よび接地電圧に充電するプリチャージ回路、65はMO
Sトランジスタのスイッチ61と62のゲートに接続さ
れたクロック信号である。
【0031】以上のように構成された差動伝送回路につ
いて、以下その動作を説明する。実施例1のように入力
データ線51,52が電源電圧にプリチャージされ、デ
ータをPMOSのゲートで受けるような差動伝送回路に
おいては、入力データ線の配線容量が大きい場合、デー
タ線の電圧がMOSトランジスタのしきい値電圧以上変
動するのに時間がかかり、差動伝送回路の動作を遅らせ
ることになる。本実施例では、第1の実施例と同様入力
データが印加される前にあらかじめ入力データ線を電源
電圧に、出力データ線を接地電圧にプリチャージ回路を
用いて充電し、入力データが印加されるのを待つように
しておく。入力データが印加され、入力データ線の電圧
が変動し始めた後のタイミングで、クロック信号を印加
してスイッチ61,62をオン状態にする。クロック信
号が印加される前に入力データ線の電圧がMOSトラン
ジスタのしきい値電圧以上変動している場合にはPMO
S5あるいは56がオン状態となり、出力データ線に電
荷が充電され始めてデータが伝送される。この場合、ク
ロック信号が印加された後NMOS59あるいは60は
出力データ線への電荷の充電に対して補助の役割をし、
データの伝送を高速化することになる。もし、クロック
信号が印加された時点で入力データ線の電圧がMOSト
ランジスタのしきい値電圧以上変動していない場合はN
MOS59,60はPMOS55,56よりも先に出力デ
ータ線53,54を充電し始める。この場合、NMOS
59,60のゲートにかかる電圧には入力データの電位
差の分だけ差があるので異なった電流供給能力で出力デ
ータ線を充電し、誤動作することなくデータを伝送する
ことができる。本実施例の場合、遅くともクロック信号
の印加によって差動伝送回路を動作させることができる
ので、伝送速度を高速化することができる。
いて、以下その動作を説明する。実施例1のように入力
データ線51,52が電源電圧にプリチャージされ、デ
ータをPMOSのゲートで受けるような差動伝送回路に
おいては、入力データ線の配線容量が大きい場合、デー
タ線の電圧がMOSトランジスタのしきい値電圧以上変
動するのに時間がかかり、差動伝送回路の動作を遅らせ
ることになる。本実施例では、第1の実施例と同様入力
データが印加される前にあらかじめ入力データ線を電源
電圧に、出力データ線を接地電圧にプリチャージ回路を
用いて充電し、入力データが印加されるのを待つように
しておく。入力データが印加され、入力データ線の電圧
が変動し始めた後のタイミングで、クロック信号を印加
してスイッチ61,62をオン状態にする。クロック信
号が印加される前に入力データ線の電圧がMOSトラン
ジスタのしきい値電圧以上変動している場合にはPMO
S5あるいは56がオン状態となり、出力データ線に電
荷が充電され始めてデータが伝送される。この場合、ク
ロック信号が印加された後NMOS59あるいは60は
出力データ線への電荷の充電に対して補助の役割をし、
データの伝送を高速化することになる。もし、クロック
信号が印加された時点で入力データ線の電圧がMOSト
ランジスタのしきい値電圧以上変動していない場合はN
MOS59,60はPMOS55,56よりも先に出力デ
ータ線53,54を充電し始める。この場合、NMOS
59,60のゲートにかかる電圧には入力データの電位
差の分だけ差があるので異なった電流供給能力で出力デ
ータ線を充電し、誤動作することなくデータを伝送する
ことができる。本実施例の場合、遅くともクロック信号
の印加によって差動伝送回路を動作させることができる
ので、伝送速度を高速化することができる。
【0032】なお、NMOS59とスイッチ61、およ
び60とスイッチ62の配置が逆になって電源端子側に
スイッチを設けた配置にしても回路の動作上はまったく
同一であることはいうまでもない。
び60とスイッチ62の配置が逆になって電源端子側に
スイッチを設けた配置にしても回路の動作上はまったく
同一であることはいうまでもない。
【0033】また、回路のプリチャージ期間に、データ
線のイコライズによってMOSトランジスタのゲートに
中間電圧がかかり、電源端子から接地端子へ貫通電流が
流れる可能性がある場合に、PMOS55と56のソー
スと電源端子との間プリチャージ期間にソースと電源と
を切り放すスイッチを挿入しても、本実施例の差動伝送
回路の効果は同様であることはいうまでもない。
線のイコライズによってMOSトランジスタのゲートに
中間電圧がかかり、電源端子から接地端子へ貫通電流が
流れる可能性がある場合に、PMOS55と56のソー
スと電源端子との間プリチャージ期間にソースと電源と
を切り放すスイッチを挿入しても、本実施例の差動伝送
回路の効果は同様であることはいうまでもない。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明は、DRAM(ダイ
ナミック型ランダムアクセスメモリ)や、SRAM(ス
タティック型ランダムアクセスメモリ)等の大容量MO
S型半導体集積回路において、差動でデータを伝送する
場合にデータ伝送の高速化と、回路の低消費電力化に対
して優れた効果を持つ差動伝送回路を実現できるもので
ある。
ナミック型ランダムアクセスメモリ)や、SRAM(ス
タティック型ランダムアクセスメモリ)等の大容量MO
S型半導体集積回路において、差動でデータを伝送する
場合にデータ伝送の高速化と、回路の低消費電力化に対
して優れた効果を持つ差動伝送回路を実現できるもので
ある。
【図1】(a)は本発明の第1の実施例における差動伝
送回路の回路図 (b)は同実施例におけるプリチャージ回路の回路図
送回路の回路図 (b)は同実施例におけるプリチャージ回路の回路図
【図2】同実施例における差動伝送回路の動作説明のた
めの波形図
めの波形図
【図3】本発明の第2の実施例における差動伝送回路の
回路図
回路図
【図4】本発明の第3の実施例における差動伝送回路の
回路図
回路図
【図5】本発明の第4の実施例における差動伝送回路の
回路図
回路図
【図6】本発明の第5の実施例における差動伝送回路の
回路図
回路図
【図7】従来の差動伝送回路の回路図
【図8】従来の差動伝送回路の動作説明のための波形図
0 接地端子 1 電源端子 2、3 入力データ線 4、5 内部データ線 6、7 出力データ線 8、9 PチャネルMOSトランジスタ 10、11、12、13 NチャネルMOSトランジス
タ 14、15 PチャネルMOSトランジスタ 16、17、18 プリチャージ回路
タ 14、15 PチャネルMOSトランジスタ 16、17、18 プリチャージ回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03F 3/45 Z 7436−5J H04L 25/02 V 8226−5K 9054−4M H01L 27/08 321 L
Claims (7)
- 【請求項1】互いに相補な入力データを第1の導電型M
OSトランジスタのゲートで受け、互いに相補な内部デ
ータを送信する第1の差動増幅回路と、前記互いに相補
な内部データを第1の導電型とは反対の導電型を持つ第
2の導電型MOSトランジスタのゲートで受け、互いに
相補な出力データを送信する第2の差動増幅回路とを備
えたことを特徴とする差動伝送回路。 - 【請求項2】ゲートが互いに相補な入力データ線と接続
され、ソースが電源端子と接続され、ドレインが互いに
相補な内部データ線と接続された1対の第1のPチャネ
ルMOSトランジスタと、ゲートが前記互いに相補な内
部データ線と接続され、ソースが接地端子と接続され、
ドレインがゲートとは異なる側の内部データ線と接続さ
れた1対の第1のNチャネルMOSトランジスタとから
なる第1の差動増幅回路と、 ゲートが前記互いに相補な内部データ線と接続され、ソ
ースが接地端子と接続され、ドレインが互いに相補な出
力データ線と接続された1対の第2のNチャネルMOS
トランジスタと、ゲートが前記互いに相補な出力データ
線と接続され、ソースが電源端子と接続され、ドレイン
がゲートとは異なる側の出力データ線と接続された1対
の第2のPチャネルMOSトランジスタとからなる第2
の差動増幅回路と、 前記ゲートが互いに相補な入力データ線に接続された前
記第1のPチャネルMOSトランジスタがオフ状態とな
る電圧に入力データ線を充電する第1のプリチャージ回
路と、 前記ゲートが互いに相補な内部データ線に接続された前
記第1及び第2のNチャネルMOSトランジスタがオフ
状態となる電圧に入力データ線を充電する第2のプリチ
ャージ回路と、 前記ゲートが互いに相補な出力データ線に接続された前
記第2のPチャネルMOSトランジスタがオフ状態とな
る電圧に出力データ線を充電する第3のプリチャージ回
路とを備えたことを特徴とする差動伝送回路。 - 【請求項3】請求項2記載の第1の差動増幅回路の第1
のPチャネルMOSトランジスタのソースと電源端子と
の間と、第2の差動増幅回路の第2のNチャネルMOS
トランジスタのソースと接地端子との間にそれぞれゲー
トがデコード機能を有する信号線と接続されたMOSト
ランジスタのスイッチが挿入されていることを特徴とす
る差動伝送回路。 - 【請求項4】互いに相補な入力データをPチャネルMO
Sトランジスタ対のゲートで受けてデータを伝送する差
動伝送回路であって、前記PチャネルMOSトランジス
タ対のゲートに接続され、第1の電源電圧を充電するプ
リチャージ回路と、ゲートが第2の電源電圧を有する電
源端子と接続され、前記互いに相補な入力データ線と前
記PチャネルMOSトランジスタ対のゲートとの間に挿
入されたNチャネルMOSトランジスタとを備えた差動
伝送回路。 - 【請求項5】請求項4記載の第2の電源電圧が第1の電
源電圧と同じかそれ以下の電圧であることを特徴とする
差動伝送回路。 - 【請求項6】互いに相補な入力データをPチャネルMO
Sトランジスタ対のゲートで受けてデータを伝送する差
動伝送回路において、ゲートがデコード機能を有する信
号線と接続され、互いに相補な入力データ線と前記Pチ
ャネルMOSトランジスタ対のゲートとの間に挿入され
たNチャネルMOSトランジスタと、前記PチャネルM
OSトランジスタ対のゲートに接続された電源電圧プリ
チャージ回路とを備えた差動伝送回路。 - 【請求項7】ゲートが互いに相補な入力データ線と接続
され、ソースが電源端子と接続され、ドレインが互いに
相補な出力データ線と接続された1対のPチャネルMO
Sトランジスタと、ゲートが前記互いに相補な出力デー
タ線と接続され、ソースが接地端子と接続され、ドレイ
ンがゲートとは異なる出力データ線と接続された1対の
NチャネルMOSトランジスタとからなる差動増幅回路
と、 ゲートが前記互いに相補な入力データ線と接続され、ソ
ースがMOSトランジスタのスイッチを介してゲートが
接続されている入力データ線とは異なる側の入力データ
線に接続されている前記PチャネルMOSトランジスタ
のドレインに接続された1対のNチャネルMOSトラン
ジスタと、前記入力データ線、および出力データ線にそ
れぞれ接続されたプリチャージ回路とを備えた差動伝送
回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04097614A JP3112117B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 差動伝送回路 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04097614A JP3112117B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 差動伝送回路 |
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---|---|---|---|
JP2000211065A Division JP2001060861A (ja) | 2000-01-01 | 2000-07-12 | 差動伝送回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05298886A true JPH05298886A (ja) | 1993-11-12 |
JP3112117B2 JP3112117B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=14197090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04097614A Expired - Fee Related JP3112117B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 差動伝送回路 |
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---|---|
JP (1) | JP3112117B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004109919A1 (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-16 | Seiko Epson Corporation | デジタル差動増幅制御装置 |
JP2013041657A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-02-28 | Marvell Israel (Misl) Ltd | 共通の列マルチプレクサ及びセンスアンプハードウェアを有するランダムアクセスメモリコントローラ |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5782286A (en) * | 1980-11-06 | 1982-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor storage device |
JPS59154691A (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-03 | Toshiba Corp | センス増幅回路 |
JPS6196587A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Toshiba Corp | センスアンプ回路 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP04097614A patent/JP3112117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5782286A (en) * | 1980-11-06 | 1982-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor storage device |
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---|---|
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