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JP3086043B2 - Semiconductor read-only memory sense amplifier circuit - Google Patents

Semiconductor read-only memory sense amplifier circuit

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Publication number
JP3086043B2
JP3086043B2 JP874092A JP874092A JP3086043B2 JP 3086043 B2 JP3086043 B2 JP 3086043B2 JP 874092 A JP874092 A JP 874092A JP 874092 A JP874092 A JP 874092A JP 3086043 B2 JP3086043 B2 JP 3086043B2
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JP
Japan
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data line
charging
nmos transistor
sense amplifier
line
Prior art date
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JP874092A
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泰裕 堀田
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体読み出し専用メ
モリ(ROM)に用いられるセンス増幅回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sense amplifier circuit used for a semiconductor read only memory (ROM).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、各メモリセルが1個のMOSト
ランジスタで構成される半導体メモリでは、メモリセル
であるMOSトランジスタのしきい値電圧を変化させる
ことによって、メモリセルにデータを書き込むようにし
ている。そして、メモリセルに書き込んだデータをセン
ス増幅回路により、メモリセルの電流能力と負荷MOS
トランジスタの電流能力により電圧変換して検出するよ
うになっている。
2. Description of the Related Art Generally, in a semiconductor memory in which each memory cell is composed of one MOS transistor, data is written to the memory cell by changing the threshold voltage of the MOS transistor as the memory cell. I have. Then, the data written in the memory cell is applied to the current capacity of the memory cell and the load MOS by the sense amplifier circuit.
The voltage is converted based on the current capability of the transistor and detected.

【0003】このようなセンス増幅回路としては、従
来、図3に示すようなものがある。このセンス増幅回路
はデータ線7にコラムセレクタ5を介してメモリセル6
の出力線であるビット線8を接続している。また、コラ
ムセレクタ5のゲートには、コラム選択線9が接続さ
れ、メモリセル6のゲートにはワード線10が接続され
ている。
As such a sense amplifier circuit, there is a conventional one as shown in FIG. This sense amplifier circuit connects the data line 7 to the memory cell 6 via the column selector 5.
The bit line 8 which is the output line of is connected. A column selection line 9 is connected to the gate of the column selector 5, and a word line 10 is connected to the gate of the memory cell 6.

【0004】このような構成において、コラム選択線9
およびワード線10の電位がVDDレベルになると、メモ
リセル6が選択される。そして、メモリセル6が低しき
い値電圧の時、データ線が“H”レベル(ハイレベル)
であれば、メモリセル6の放電電流によって放電され、
データ線7が“L”レベル(ローレベル)であれば、イ
ンバータ回路4によりNMOSトランジスタ3を介して
負荷トランジスタ1、2より充電される。
In such a configuration, the column selection line 9
When the potential of word line 10 attains VDD level, memory cell 6 is selected. When the memory cell 6 has a low threshold voltage, the data line is at "H" level (high level).
If so, the memory cell 6 is discharged by the discharge current,
If the data line 7 is at “L” level (low level), the inverter circuit 4 charges the load transistors 1 and 2 via the NMOS transistor 3.

【0005】その結果、データ線7の電位VDATAは、図
4(a)に示すように、負荷トランジスタ1、2の充電
電流とメモリセル6の放電電流が平衡状態となるVB
安定し、このときセンス出力SAOUTは“L”レベルと
なるように設定されている。
As a result, as shown in FIG. 4A, the potential V DATA of the data line 7 is stabilized at V B at which the charging current of the load transistors 1 and 2 and the discharging current of the memory cell 6 are in an equilibrium state. At this time, the sense output SA OUT is set to the “L” level.

【0006】一方、メモリセル6が高しきい値電圧のと
き、メモリセル6はほとんど電流を流さないため、デー
タ線7(ビット線8)が“L”レベル状態においては、
インバータ回路4がデータ線7の電位を検出し、その出
力が“H”レベルとなり、NMOSトランジスタ3を介
して負荷トランジスタ1、2より充電が行われる。
On the other hand, when memory cell 6 has a high threshold voltage, almost no current flows in memory cell 6, and therefore, when data line 7 (bit line 8) is at "L" level,
The inverter circuit 4 detects the potential of the data line 7, the output thereof becomes “H” level, and the load transistors 1 and 2 are charged via the NMOS transistor 3.

【0007】そして、図4(b)に示すように、データ
線7の電位がVAに達すると、NMOSトランジスタ3
はオフし、センス出力SAOUTは負荷トランジスタ1に
よりVDDレベルに達する。
When the potential of the data line 7 reaches V A , as shown in FIG.
Is turned off, and the sense output SA OUT reaches the V DD level by the load transistor 1.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
センス増幅回路において、負荷トランジスタ1、2の電
流能力はメモリセル6の電流能力により決められる。つ
まり、負荷トランジスタ1、2の電流能力が必要以上に
大きい場合、データ線7の充電速度が高速、即ちデータ
線7の電位が“L”レベル(最悪時、0V)から所定の
“H”レベルへの遷移時間は高速になるものの、データ
線7の電位が“H”レベルから“L”レベルへの遷移時
間が遅くなる。この結果、センス出力SAOUTの“L”
レベルが悪化するため、振幅が小さくなりマージンが低
下する。
In the conventional sense amplifier circuit, the current capability of the load transistors 1 and 2 is determined by the current capability of the memory cell 6. That is, when the current capabilities of the load transistors 1 and 2 are larger than necessary, the charging speed of the data line 7 is high, that is, the potential of the data line 7 is changed from the "L" level (worst case, 0V) to the predetermined "H" level Although the transition time to the data line 7 becomes faster, the transition time of the potential of the data line 7 from the “H” level to the “L” level becomes longer. As a result, the "L" level of the sense output SA OUT
Since the level deteriorates, the amplitude decreases and the margin decreases.

【0009】このため、負荷トランジスタ1、2の電流
能力は、メモリセル6の電流能力に対応付けて最適設定
されるので、微細化などによりメモリセル6の電流が小
さくなると、高速化を図ることが非常に困難となる。特
に、データ線7の電位が“L”レベルから“H”レベル
への遷移に時間を費やす。
For this reason, the current capability of the load transistors 1 and 2 is optimally set in association with the current capability of the memory cell 6, so that when the current of the memory cell 6 becomes smaller due to miniaturization or the like, the speed is increased. Becomes very difficult. In particular, it takes time for the potential of the data line 7 to transition from the “L” level to the “H” level.

【0010】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するものであり、センス出力の振幅を小さくするこ
となく、“L”レベルから“H”レベルへのデータ線の
遷移時間を高速にでき、結果的に半導体読み出し専用メ
モリの高速読み出し動作が可能になる半導体読み出し専
用メモリのセンス増幅回路を提供することを目的とす
る。
The present invention solves such a problem of the prior art, in which the transition time of the data line from the "L" level to the "H" level can be shortened without reducing the amplitude of the sense output. It is an object of the present invention to provide a sense amplifier circuit of a semiconductor read-only memory that can perform a high-speed read operation of the semiconductor read-only memory.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体読み出し
専用メモリのセンス増幅回路は、メモリセルの出力線で
あるビット線に選択回路を介して接続されたデータ線を
入力とするインバータを有する電位検出回路と、該電位
検出回路の出力にゲート端が接続され、ドレイン端が充
電回路或いは電源ラインに接続され、該データ線を充電
する第1充電NMOSトランジスタと、該第1充電NM
OSトランジスタのソース端に、ゲート端およびドレイ
ン端が接続され、かつソース端が該データ線に接続さ
、該データ線を充電する第2充電NMOSトランジス
タと、該電位検出回路の出力にゲート端が接続され、か
つソース端が該データ線に接続され、該データ線から電
流を検出する電流検出用NMOSトランジスタおよび該
電流検出用NMOSトランジスタに直列接続された電流
検出用負荷デバイスを有する電流検出回路とを備えてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
A sense amplifier circuit of a semiconductor read-only memory according to the present invention has a potential having an inverter having a data line connected to a bit line as an output line of a memory cell via a selection circuit as an input. A gate terminal is connected to a detection circuit and an output of the potential detection circuit, and a drain terminal is connected to a charging circuit or a power supply line to charge the data line.
A first charging NMOS transistor, and the first charging NM
A gate end and a drain end are connected to a source end of the OS transistor, and a source end is connected to the data line . A second charging NMOS transistor for charging the data line, and a gate end is connected to an output of the potential detection circuit. Connected, and the source end is connected to the data line, and the data line
A current detection NMOS transistor for detecting a current and a current detection circuit having a current detection load device connected in series to the current detection NMOS transistor are provided, thereby achieving the above object.

【0012】[0012]

【作用】上記構成によれば、第1充電NMOSトランジ
スタおよびこれに直列接続された第2充電NMOSトラ
ンジスタを設けたことにより、センス増幅回路に接続さ
れるセンスアンプの反転電圧近傍まで高速に充電するこ
とが可能になる。
According to the above arrangement, the first charging NMOS transistor and the second charging NMOS transistor connected in series to the first charging NMOS transistor provide high-speed charging to near the inversion voltage of the sense amplifier connected to the sense amplifier circuit. It becomes possible.

【0013】[0013]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0014】図1は本発明半導体読み出し専用のメモリ
のセンス増幅回路の回路構成を示す。データ線7にコラ
ムセレクタ5を介してメモリセル6の出力線であるビッ
ト線8を接続している。また、コラムセレクタ5のゲー
トには、コラム選択線9が接続され、メモリセル6のゲ
ートにはワード線10が接続されている。
FIG. 1 shows a circuit configuration of a sense amplifier circuit of a semiconductor read-only memory according to the present invention. A bit line 8 which is an output line of a memory cell 6 is connected to a data line 7 via a column selector 5. A column selection line 9 is connected to the gate of the column selector 5, and a word line 10 is connected to the gate of the memory cell 6.

【0015】加えて、データ線7にはインバータ回路
4、充電NMOSトランジスタ12、充電NMOSトラ
ンジスタ11およびNMOSトランジスタ3が接続さ
れ、該NMOSトランジスタ3のドレイン側に負荷トラ
ンジスタ1、2が接続されている。充電NMOSトラン
ジスタ11、12と他のデバイスとの具体的な接続形態
は以下の通り。
In addition, an inverter circuit 4, a charging NMOS transistor 12, a charging NMOS transistor 11 and an NMOS transistor 3 are connected to the data line 7, and the load transistors 1 and 2 are connected to the drain side of the NMOS transistor 3. . The specific connection form between the charging NMOS transistors 11 and 12 and another device is as follows.

【0016】すなわち、充電NMOSトランジスタ12
は、そのゲート端がインバータ4の出力に接続され、ソ
ース端に、充電NMOSトランジスタ11のゲート端お
よびドレイン端が接続されている。該充電NMOSトラ
ンジスタ11のソース端はデータ線7に接続されてい
る。
That is, the charging NMOS transistor 12
Has a gate terminal connected to the output of the inverter 4 and a source terminal connected to a gate terminal and a drain terminal of the charging NMOS transistor 11. The source terminal of the charging NMOS transistor 11 is connected to the data line 7.

【0017】上記の構成において、コラム選択線9及び
ワード線10の電位がVDDレベルになると、メモリセル
6の選択が行われる。データ線7(ビット線8)の電位
DATAが“L”レベルの場合、ビット線8はインバータ
回路4がデータ線の電位を検出し、その出力が“H”レ
ベルとなり、NMOSトランジスタ3を介して負荷トラ
ンジスタ1、2より充電が行われる。
In the above configuration, when the potentials of the column selection line 9 and the word line 10 reach the V DD level, the memory cell 6 is selected. When the potential VDATA of the data line 7 (bit line 8) is at the "L" level, the bit line 8 has its output at the "H" level by the inverter circuit 4 detecting the potential of the data line. Thus, charging is performed from the load transistors 1 and 2.

【0018】続いて、更に大きな充電能力をもった充電
NMOSトランジスタ11、12もオン状態になり、充
電が行われる。これにより、“L”レベルから“H”レ
ベルへのデータ線7の遷移時間を短縮できる。
Subsequently, the charging NMOS transistors 11 and 12 having a larger charging ability are also turned on, and charging is performed. Thereby, the transition time of the data line 7 from the “L” level to the “H” level can be reduced.

【0019】そして、図2(a)に示すように、データ
線7の電位がセンスアンプの反転電圧の近傍VCに達す
ると、充電NMOSトランジスタ11、12がオフし、
充電が終了する。更に、データ線7は高利得が得られる
センスアンプの反転電圧近傍(VD≒VA)では、負荷ト
ランジスタ1、2により充電される。
Then, as shown in FIG. 2A, when the potential of the data line 7 reaches V C near the inversion voltage of the sense amplifier, the charging NMOS transistors 11 and 12 are turned off,
Charging ends. Further, the data line 7 is charged by the load transistors 1 and 2 in the vicinity of the inversion voltage (V DVA ) of the sense amplifier where a high gain is obtained.

【0020】図2(b)からわかるように、メモリセル
6が高しきい値電圧の時、データ線7の電位はVAで安
定し、センス出力SAOUTはVDDとなる。
As can be seen from FIG. 2B, when the memory cell 6 has a high threshold voltage, the potential of the data line 7 is stabilized at VA , and the sense output SA OUT becomes V DD .

【0021】一方、図2(a)からわかるように、メモ
リセル6が低しきい値電圧の時、負荷トランジスタ1、
2の充電電流(I1+I2)とメモリセル6の放電電流I
3が平衡となるVBで安定し、センス出力SAOUT
“L”レベルとなる。
On the other hand, as can be seen from FIG. 2A, when the memory cell 6 has a low threshold voltage, the load transistors 1 and
2 (I 1 + I 2 ) and the discharge current I of the memory cell 6
3 is stabilized at V B at which the balance is obtained, and the sense output SA OUT is also at the “L” level.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上の本発明半導体読み出し専用メモリ
のセンス増幅回路によれば、充電能力の大きい第1充電
NMOSトランジスタおよび第2充電NMOSトランジ
スタを設ける回路構成をとるので、センスアンプの高速
性、高利得を損なうことなく、センスアンプの反転電圧
近傍まで高速充電を行うことが可能になる。従って、本
発明によれば、半導体読み出し専用メモリの高速読み出
し動作が可能になる。
According to the sense amplifier circuit of the semiconductor read-only memory of the present invention described above, a circuit configuration is provided in which the first charging NMOS transistor and the second charging NMOS transistor having a large charging capability are provided. It is possible to perform high-speed charging up to the vicinity of the inversion voltage of the sense amplifier without impairing high gain. Therefore, according to the present invention, a high-speed read operation of the semiconductor read-only memory can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明半導体読み出し専用メモリのセンス増幅
回路を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a sense amplifier circuit of a semiconductor read-only memory of the present invention.

【図2】本発明半導体読み出し専用メモリのセンス増幅
回路の特性を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing characteristics of a sense amplifier circuit of the semiconductor read-only memory of the present invention.

【図3】センス増幅回路の一従来例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional example of a sense amplifier circuit.

【図4】図3に示すセンス増幅回路の特性を示すグラ
フ。
FIG. 4 is a graph showing characteristics of the sense amplifier circuit shown in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 負荷トランジスタ 3 NMOSトランジスタ 4 インバータ回路 5 コラムセレクタ 6 メモリセル 7 データ線 8 ビット線 9 コラム選択線 10 ワード線 11、12 充電NMOSトランジスタ 1, 2 Load transistor 3 NMOS transistor 4 Inverter circuit 5 Column selector 6 Memory cell 7 Data line 8 Bit line 9 Column select line 10 Word line 11, 12 Charge NMOS transistor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 メモリセルの出力線であるビット線に選
択回路を介して接続されたデータ線を入力とするインバ
ータを有する電位検出回路と、 該電位検出回路の出力にゲート端が接続され、ドレイン
端が充電回路或いは電源ラインに接続され、該データ線
を充電する第1充電NMOSトランジスタと、 該第1充電NMOSトランジスタのソース端に、ゲート
端およびドレイン端が接続され、かつソース端が該デー
タ線に接続され、該データ線を充電する第2充電NMO
Sトランジスタと、 該電位検出回路の出力にゲート端が接続され、かつソー
ス端が該データ線に接続され、該データ線から電流を検
出する電流検出用NMOSトランジスタおよび該電流検
出用NMOSトランジスタに直列接続された電流検出用
負荷デバイスを有する電流検出回路とを備えた半導体読
み出し専用メモリのセンス増幅回路。
A potential detection circuit having an inverter inputting a data line connected to a bit line, which is an output line of a memory cell, via a selection circuit; a gate terminal connected to an output of the potential detection circuit; The drain terminal is connected to a charging circuit or a power supply line, and the data line
A first charging NMOS transistor that charges the data line, a second charging terminal that has a gate terminal and a drain terminal connected to a source terminal of the first charging NMOS transistor, and a source terminal connected to the data line, and charges the data line. NMO
An S transistor and a gate terminal are connected to an output of the potential detection circuit, and a source terminal is connected to the data line, and a current is detected from the data line.
Sense amplifier circuit of a semiconductor read only memory comprising a current sensing circuit having a current detecting load devices connected in series to the NMOS transistor and said current detector NMOS transistor current sensing and out.
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