JPH11283376A - ラッチ回路 - Google Patents
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- JPH11283376A JPH11283376A JP8149198A JP8149198A JPH11283376A JP H11283376 A JPH11283376 A JP H11283376A JP 8149198 A JP8149198 A JP 8149198A JP 8149198 A JP8149198 A JP 8149198A JP H11283376 A JPH11283376 A JP H11283376A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/027—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
- H03K3/037—Bistable circuits
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Abstract
路の長短の差に拘わらず誤信号のラッチが生じないラッ
チ回路を提供する。 【解決手段】 ラッチ回路は、相補信号線11,12の
信号電位差を検出する差動増幅器18と、相補信号線1
1,12の信号電位差が拡大した時にラッチ活性化信号
を発生するラッチ信号生成手段20と、ラッチ信号生成
手段20の発生に応答して開となるトランスファーゲー
ト11,12と、トランスファーゲート11.12から
伝達されるデータ信号をラッチするラッチ部16,17
とから構成される。
Description
し、特に、半導体装置内で伝送されるデータ信号を自動
的にラッチする自動ラッチ回路に関する。
むと同時に、大容量化も進んできていることから、今
後、製品によっては、チップ面積が増大する製品もあ
る。大面積でかつ高速作動の半導体装置を実現するため
には、大きな半導体チップ上のいかなる場所からも、誤
動作することなく、しかも高速に動作する信号伝達素子
が求められている。
する(取り込む)機能素子の一つとして、一般的にラッ
チ回路が使用されている。ラッチ回路は、半導体記憶装
置(メモリ)では、メモリセルから読み出されるデータ
を、デジット線の出口やセンスアンプの出口などでラッ
チするために用いられる。ラッチ回路でラッチされたデ
ータは、正確に保持することができる。
いるラッチ回路を示し、相補型のデータ伝送(線)路を
成すデジット線またはセンスアンプの出力伝送路(以
下、単にデジット線と呼ぶ)からのデータラッチに用い
られる。ラッチ回路は、並列接続された一対のNchト
ランジスタ及びPchトランジスタ11,12の組合せ
として構成されるトランスファーゲートと、一対のイン
バータ16,17の入出力が相互にたすき掛けに接続さ
れたフリップフロップ部(ラッチ部)とから構成され
る。トランスファゲート11,12は、デジット線1
3,14とフリップフロップ部16,17との間に配設
されている。デジット線13,14には、一対の相補信
号が前段回路より出力されてくるため、一方のデジット
線13に対し他方のデジット線14には、その逆相のデ
ータが伝わる。インバータ16,17は、トランスファ
ゲート11,12を介して取り込んだデータを図示しな
い次段のゲートに伝達増幅するために設けられる。15
は、ラッチ制御用信号であり、トランスファーゲート1
1,12のラッチ動作のタイミングを制御するために、
それらのゲート電極に入力される。
伝送路上の信号電位とラッチのタイミングとを示すタイ
ミングチャートである。期間T1〜T3は、伝送路1
3,14の電位状態に関連して示され、期間T4〜T6
はラッチ回路のトランスファゲートの状態に関連して示
されている。期間T1及びT3にデータ伝送路13,1
4が等電位化(イコライズ)され、その中間の期間T2
には、相補信号を成すデータ信号が、前段回路からデー
タ伝送路13,14に伝達される。トランスファゲート
11,12は、期間T4には閉となり、期間T5にはス
ルー(開)し、期間T6には閉となる。期間T4〜6の
各状態は、CPUからのクロック信号で制御されるラッ
チ制御用タイミング信号15によってトランスファーゲ
ート11,12を制御することで得られる。
トランスファゲート11,12は閉じておいて(ラッチ
状態)、データ波形12、23が発生する信号伝達期間
T2の少し前の期間T5で、トランスファゲート11,
12を開いてデータをラッチ部16,17に伝え(スル
ー状態)、データ波形22、23が発生している期間T
2内の期間T5の終わりにトランスファゲート16,1
7を閉じる(ラッチ状態)。
12を開いてデータをラッチするタイミングは重要であ
り、期間T2内でも、データ波形22、23の振幅が小
さい時点でラッチすると、ラッチ部16,17が、デー
タを正しく認識できないため、誤信号をラッチする原因
となる。特に高速動作が要求される半導体装置において
は、データの読み出し期間T2も短いため、ラッチのタ
イミングが厳しいものとなる。
大型化した場合には、更にラッチタイミングが厳しくな
る。図6は、かかる半導体メモリの模式的平面図であ
る。半導体チップ30上には、アレイ状に並んだ多数の
メモリ領域31と、特定のメモリ領域31a,31bか
らデータを伝送するデータ伝送線路32a,32bと、
ラッチ回路33とが示されており、ラッチ回路33に
は、ラッチ制御信号が制御線34を介して制御部35か
ら与えられる。ここで、問題になるのが、メモリ領域3
1a,31bからラッチ回路32にデータが伝達されま
での時間差である。これは、データ伝送路32a,32
bの長さが異なるために生じる。例えば、制御部35か
ら伝達されるラッチ制御用信号によって、トランスファ
ゲートの開閉タイミングをメモリ領域31aから伝達さ
れるデータにあわせた場合には、データ伝送路32a,
32bの長さの差に起因して、メモリ領域31bから伝
達されるデータに対しては、ラッチタイミングが早す
ぎ、誤ラッチの可能性が高くなる。つまり、データおよ
び制御信号の伝達経路の遠近は、半導体装置の高速化に
起因してラッチに有効なデータ幅が減少することと相ま
って、データ信号を誤ラッチする問題を発生させる。
近に拘わらず、信号伝達の高速性を維持しつつ誤ラッチ
を生じないラッチ回路を提供することを目的とする。
に、本発明のラッチ回路は、ラッチすべきデータ信号を
伝達するデータ伝送路に所定以上の信号電位が発生した
ことを検知する電位検知手段と、該電位検知手段による
検知結果に応答して所定時間ラッチ活性化信号を発生さ
せるラッチ信号生成手段と、前記ラッチ活性化信号に応
答して前記データ伝送路からデータ信号をラッチするラ
ッチ手段とを有することを特徴とする。
に信号が発生した時点でラッチ活性化信号を発生させ、
ラッチ手段がこれに応答してデータ信号をラッチする構
成を採用したので、単に信号が伝達されるタイミングで
ラッチ手段を制御する従来のラッチ回路とは異なり、デ
ータ伝送路の長短によって誤信号が発生するおそれが低
減する。
信号が一対の相補信号の場合には、検知手段は相補信号
を比較増幅する差動増幅器であるとすることができ、ま
た、データ信号が単相データ信号を構成する場合には、
検知手段はデータ信号の信号電位を基準電位と比較増幅
する差動増幅器であるとすることができる。
はMOSトランジスタのいずれで構成してもよい。バイ
ポーラトランジスタで構成すると、より高速のラッチが
可能である。また、ラッチ手段は、トランスファゲート
及びフリップフロップ部の組み合わせとして構成するこ
とが出来る。
施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1
は、本発明の一実施形態例の自動ラッチ回路を示すブロ
ック図である。本実施形態例のラッチ回路は、相補信号
を伝達するデジット線(又はセンスアンプの出力伝送
路)13,14の信号電位差を検出する差動増幅器18
と、差動増幅器18の検出結果をデジタル信号として伝
達する排他的否定論理和(ExNOR)ゲート19と、
差動増幅器18の検出結果に応答して所定期間“Hレベ
ル”となるラッチ活性化信号を生成するラッチ信号生成
回路20と、ラッチ信号生成回路20の出力を伝達する
インバータ21と、、ラッチ活性化信号によって活性化
されるトランスファゲート11,12と、トランスファ
ーゲート11、12を経由してデータ信号を受け取って
これをラッチする、一対のインバータから構成されるラ
ッチ部(フリップフロップ)16、17とから構成され
る。信号伝送路が、単相の信号を伝達する1本の信号線
から構成される場合には、差動増幅器は、信号電位と所
定の基準電位とを比較する増幅器とすることが出来る。
3,14からベース入力を受けるバイポーラトランジス
タ18a、18b、出力コレクタ抵抗18c,18d、
及び、定電流源18eから成るECL回路として構成さ
れる。定電流源18eは、図の例では、ゲートが一定の
電位に維持されるnチャンネルトランジスタとして構成
される。差動増幅器18の出力を伝達するExNORゲ
ート19は、データ伝送路13,14の電位差が差動増
幅器18のしきい値以下のときは“Hレベル”であり、
電位差がしきい値を越えると“Lレベル”の活性化信号
を発生する。
バータが縦続接続される信号遅延部20aと、一方の入
力にはExNORゲート19の出力が直接に入力され、
他方の入力にはExNORゲート19の出力が信号遅延
部20aを経由して入力されるNORゲート20bとか
ら成るワンショットパルス発生回路である。ラッチ信号
生成回路20は、ExNOR19の出力が“Hレベル”
から“Lレベル”に低下した後に所定期間“Hレベル”
のワンショットパルスを発生することによって、トラン
スファゲート11,12を活性化(スルー)する。
ングチャートを示す。データ伝送路13,14には、信
号伝達期間中にそれそれ信号電位22,23が伝達され
る。期間T1はイコライズの期間であり、データ伝送路
相互は、図示しないスイッチングトランジスタを介して
カップリングされ、等電位にある。差動増幅器18の出
力を受けるExNORゲート19の出力はこの期間は
“Hレベル”である。期間T2はデータ伝送路13,1
4にデータ信号が伝送される期間であり、双方のデータ
伝送路13,14の電位差が拡がる。差動増幅器13
は、この拡がった電位差をそのスレッショホールド電圧
に基づいて検知し、その結果、ExNORゲートの出力
を“Lレベル”に低下させる。ラッチ信号生成回路20
は、これを受けて期間T5の間ワンショットのラッチ活
性化パルスを発生し、トランスファゲート11,12を
スルー(開)する。これによって、相補信号はラッチ部
16,17によってラッチされる。期間T5は期間T2
に比して短く設定してあり、トランスファゲート11,
12は、期間T2中に再び閉状態に移行する。その後、
ラッチ回路は、データ伝送路に再びデータが伝送される
時刻迄の期間T6は、ラッチを継続する。
伝送のタイミングクロックに合わせてラッチ用制御信号
を送るのではなく、データ伝送路に実際にデータが転送
されたことを検知してトランスファーゲートを作動さ
せ、ラッチ動作を行う構成を採用した。従って、伝送路
の経路の長短に起因する誤ラッチは生じなく、大きなチ
ップサイズの半導体装置においても信頼性が高い信号伝
送が可能となる。
aの遅延時間は、ワンショットパルスの期間T5が、伝
送される相補信号のデータ幅に相当する期間T2に比し
て短く、かつ、トランスファゲート11,12及びラッ
チ部16,17の作動に十分な長さとなるように設定し
てある。
の相補信号の信号伝達経路を成すデジット線とトランス
ファーゲートとの間には、新たな論理段を加えてはいな
いので、信号伝達に実質的な遅延は生じない。
バイポーラトランジスタを採用した例を挙げたが、図3
に示すように、差動増幅器にはMOSFETを採用して
もよい。この場合、差動対を構成するトランジスタ24
a,24b、出力抵抗24c,24d、及び、定電流源
24eの全てをMOSFETで構成することができる。
上記実施形態例のバイポーラトランジスタによって構成
される差動増幅器は、特に高速作動の半導体装置に好適
に利用され、また、図3の差動増幅器は、低消費電力の
半導体装置に好適に利用される。
づいて説明したが、本発明の自動ラッチ回路は、上記実
施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実
施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したラッチ
回路も、本発明の範囲に含まれる。
回路では、チップ面積が増大し、かつ、高速動作が求め
られる半導体装置におけるデータ信号のラッチに際し
て、誤ラッチを防止しかつ信頼性の高い高速ラッチが可
能である。
ック図。
ト。
子を示す半導体装置の模式的平面図。
Claims (6)
- 【請求項1】 ラッチすべきデータ信号を伝達するデー
タ伝送路に所定以上の信号電位が発生したことを検知す
る電位検知手段と、該電位検知手段による検知結果に応
答して所定時間ラッチ活性化信号を発生させるラッチ信
号生成手段と、前記ラッチ活性化信号に応答して前記デ
ータ伝送路からデータ信号をラッチするラッチ手段とを
有することを特徴とするラッチ回路。 - 【請求項2】 前記データ信号が一対の相補信号を構成
し、前記検知手段が該一対の相補信号を比較増幅する差
動増幅器である、請求項1に記載のラッチ回路。 - 【請求項3】 前記データ信号が単相データ信号を構成
し、前記検知手段が該単相データ信号の信号電位を基準
電位と比較増幅する差動増幅器である、請求項1に記載
のラッチ回路。 - 【請求項4】 前記検知手段バイポーラトランジスタか
ら構成される、請求項2又は3に記載のラッチ回路。 - 【請求項5】 前記検知手段がMOSトランジスタから
構成される、請求項2又は3に記載のラッチ回路。 - 【請求項6】 前記ラッチ手段は、前記ラッチ活性化信
号に応答して前記データ信号をスルーさせるトランスフ
ァゲートと、該トランスファゲートからデータ信号が伝
達されるフリップフロップ部とから構成される、請求項
1乃至5のいずれか一に記載のラッチ回路。
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CN1311473C (zh) | 2007-04-18 |
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