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JP3350411B2 - 半導体記憶装置の出力回路 - Google Patents

半導体記憶装置の出力回路

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JP3350411B2
JP3350411B2 JP25819697A JP25819697A JP3350411B2 JP 3350411 B2 JP3350411 B2 JP 3350411B2 JP 25819697 A JP25819697 A JP 25819697A JP 25819697 A JP25819697 A JP 25819697A JP 3350411 B2 JP3350411 B2 JP 3350411B2
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直樹 三浦
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/06Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
    • G11C7/067Single-ended amplifiers
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1051Data output circuits, e.g. read-out amplifiers, data output buffers, data output registers, data output level conversion circuits

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  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メモリセルを有す
る半導体記憶装置に設けられ、出力ノードの電圧をメモ
リセルから読出されたデータに対応した電圧に設定する
半導体記憶装置の出力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献;特開平7−192468号公報 上記文献の特許請求の範囲の請求項13、第51頁、第
52頁、及び図80には、電源ノード上の電圧を出力ノ
ードに伝達するトランジスタと、出力タイミングを与え
るクロック信号に応答して活性化してその電源ノード上
の電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、電源ノード
と電源との間に接続されて比較手段の出力信号に応じて
該導通して電源ノードと電源との間に電流路を形成する
トランジスタとを備えた出力回路が示されている。この
出力回路では、電源ノードを最初は接地電位にしてお
き、クロックにより、出力タイミングが指定されたとき
以降に、比較手段の比較結果に基づき電源と電源ノード
との間に電流路を形成し、充電によってその電源ノード
の電圧を上昇させている。このようにすることで、出力
ノードの電圧上昇速度が緩やかになり、オーバシュート
やリンギング(振動)の発生が防止されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体記憶装置の出力回路では、次のような課題があっ
た。出力タイミングを与えるクロックに応答して、電源
ノード上の電圧を基準電圧と比較し、電源ノード上の電
圧を上昇させるので、例えば、メモリセルから読出した
“1”のデータに対応して出力ノードの電圧を所定の
“H”レベルの電圧に上昇させるまでに、時間がかかる
という課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、データを記憶するメモリセルと、そのメ
モリセルから読出されたデータを増幅して電圧信号を生
成する増幅手段とを備えた半導体記憶装置に設けられ、
第1の電源電圧と第2の電源電圧との間に接続されると
共に外部に電圧を出力する出力ノードを有し、その電圧
信号に基づき第1及び第2の電源電圧で出力ノードの充
放電を行い、出力ノードの電圧をデータの論理に対応す
る所定の電圧に設定して出力する半導体記憶装置の出力
回路において、次のような第1のスイッチング素子、第
2のスイッチング素子、充放電手段、及びレベル認識回
路を設けている。
【0005】第1のスイッチング素子は、第1のノード
と第1の電源電圧との間に接続され、与えられた帰還信
号に基づきオン、オフ動作する素子である。第2のスイ
ッチング素子は、第1の電源電圧と第2の電源電圧の中
間の電圧レベルを持つ基準電圧と第1のノードとの間に
接続され、帰還信号に基づきその第1のスイッチング素
子に対して相補的にオン、オフ動作する素子である。充
放電手段は、第1のノードと出力ノードとの間及び第2
の電源電圧と出力ノードとの間を電圧信号に基づいて接
続し該出力ノードの充放電を行うものである。レベル認
識回路は、設定された参照電圧と出力ノードの電圧のレ
ベルを比較し、出力ノードの電圧が参照電圧を越えるま
では第1のスイッチング素子をオン状態にし、出力ノー
ドの電圧が該参照電圧を越えたときには第2のスイッチ
ング素子をオン状態にする帰還信号を出力する構成にな
っている。
【0006】本発明によれば、以上のように半導体記憶
装置の出力回路を構成したので、レベル認識回路は、出
力ノードの電圧と参照電圧とを比較し、出力ノードの電
圧が参照電圧を越えるまでは、第1の電源電圧に接続さ
れた第1のスイッチング素子をオン状態にする。そし
て、データに対応した電圧信号に基づき、充放電手段が
出力ノードに充放電を開始する。このとき、第1の電源
電圧が第1のノードに与えられ、その第1の電源電圧で
出力ノードが充電または放電される。そして、充電また
は放電が進み、出力ノードの電圧が参照電圧を越える
と、レベル認識回路の出力する帰還信号により、第1の
スイッチング素子がオフ状態になり、第1の電源電圧よ
り低い基準電圧に接続された第2のスイッチング素子が
オン状態になる。第2のスイッチング素子がオン状態に
なる、第1のノードの電圧が基準電圧に設定される。
即ち、出力ノードの電圧は、高い第1の電源電圧によっ
て参照電圧まで充電された後、低い基準電圧によって充
電される。
【0007】
【発明の実施の形態】2は、半導体記憶装置の要部の
構成図である。出力回路10は、SDRAM(Synchron
ous Dynamic Randam Access Memory)やEDODRAM
(Extended Data Out Dynamic Randam Access Memory)
等の半導体記憶装置20の出力側に設けられるものであ
る。半導体記憶装置20は、メモリセルアレイ21と、
該メモリセルアレイ21中のメモリから読出されたデー
タDを増幅して電圧信号S22a,S22bを生成する
増幅手段22とを有している。増幅手段22は、センス
アンプ22−1及びリードアンプ22−2を備えている
が、このリードアンプ22−2に、出力回路10が接続
されている。図1は、本発明の実施形態を示す半導体記
憶装置の出力回路の回路図であり、図2中の出力回路を
示している。
【0008】出力回路10は、外部に電圧を出力する出
力ノードNout を有する共に、該出力ノードNout に対
して充放電を行う充放電手段11を備えている。充放電
手段11は、ドレインが出力ノードNout に接続される
と共にソースが第1のノードである電源ノードN1に接
続され、ゲートに電圧信号S22aが入力されるPチャ
ネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)1
1aと、ドレインが出力ノードNout に接続されると共
にソースが第2の電源電圧であるグランドGNDに接続
され、ゲートに電圧信号S22bが入力されるNチャネ
ル型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)11
bとで構成されている。この出力回路10には、さら
に、ドレインが例えば3.3[V]の第1の電源電圧V
ccに接続され、ソースが電源ノードN1に接続された
第1のスイッチング素子であるPMOS12と、ドレイ
ンが例えば2.4[V]の基準電圧Vrefaに接続され、
ソースが電源ノードN1に接続された第2のスイッチン
グ素子であるNMOS13と、出力ノードNout に接続
されたレベル認識回路14とが設けられている。レベル
認識回路14には、参照電圧Vrefbが入力されている。
レベル認識回路14は、出力ノードNout の電圧と参照
電圧Vrefbとの比較を行い、該比較結果を帰還信号S1
4としてPMOS12及びNMOS13のゲートに与え
るようになっている。
【0009】図3は、図1の動作を示すタイムチャート
であり、この図3を参照しつつ、図1の出力回路の動作
を説明する。初期状態を、例えば電圧信号S22aが
“H”、電圧信号S22bが“L”、レベル認識回路1
4の出力する帰還信号S14が“L”とする。この状態
では、PMOS11a及びNMOS11bが共にオフ状
態であると共に、PMOS12がオンして、電源ノード
N1の電圧は電源電圧Vccのレベルになっている。出
力タイミングを指定する半導体記憶装置20のクロック
CLKが立上がると、メモリセルから読出されたデータ
Dに対応して電圧信号S22aまたはS22bの電圧が
変化する。メモリセルから読出されたデータDが例えば
“0”場合、電圧信号S22bが“L”から“H”に変
化し、NMOS11bがオンする。これにより、出力ノ
ードNout の電圧は、グランドGNDのレベルになる
(図3の時刻t1)。次のクロックCLKの立上がりに
同期して、“1”のデータがメモリセルから読出される
と、電圧信号S22bが立がってNMOS11bがオ
フされ、続いて、電圧信号S22aが立下がってPMO
S11aがオンする。このとき、出力ノードNout の充
電が開始される。
【0010】レベル認識回路14は、充電の開始された
出力ノードNout の電圧と別途発生された例えば2.4
[V]程度の参照電圧Vrefbとを比較する。比較の結
果、レベル認識回路14は、出力ノードNout の電圧が
参照電圧Vrefbよりも低いときには“L”レベルの帰還
信号14を出力し、出力ノードNout の電圧が参照電圧
Vrefbを越えると、“H”レベルの帰還信号S14を出
力する。出力ノードNout の電圧が参照電圧Vrefbより
も低い期間には、帰還信号S14が“L”なので、PM
OS12がオン及びNMOS13がオフ状態であり、電
源ノードN1は例え電源電圧Vccの3.3[V]に
なっている。出力ノードNout の充電が進み、該出力ノ
ードNout の電圧が、参照電圧Vrefbを越えると、帰還
信号14が“H”になり、PMOS12がオフしてNM
OS13がオンする。NMOS13がオンすることによ
り、電源ノードN1の電圧は、基準電圧Vrefaのレベル
になる。よって、出力ノードNout は、基準電圧Vrefa
のレベルまでの充電でとどまる(図3の時刻t2)。メ
モリセルのアクセスに対応する以上のような動作が繰り
返され、出力ノードNout から、データDの論理レベル
に対応する電圧が出力される。
【0011】以上のように、この実施形態では、出力ノ
ードNout の電圧と参照電圧Vrefbとを比較して帰還信
号S14を出力するレベル認識回路14と、その帰還信
号S14に基づき相補的にオン、オフするPMOS12
及びNMOS13とを設け、出力ノードNout の充電が
不十分なときには電源ノードN1の電圧を電源電圧Vc
cに設定して出力ノードNout を充電し、出力ノードN
out の充電が進んだらNMOS13をオンして電源ノー
ドN1を基準電圧Vrefaに設定するようにしている。そ
のため、出力ノードNout を高速で立上げることができ
るばかりでなく、その出力ノードNuot における電圧レ
ベルの振幅を少なくできる。なお、本発明は、上記実施
形態に限定されず種々の変形が可能である。その変形例
としては、例えば次のようなものがある。
【0012】上記実施形態では、出力ノードNout の電
圧を立上げる場合に効果のある出力回路を説明したが、
レベル認識回路14、PMOS12及びNMOS13を
グランドGNDと出力ノードNout との間に設けること
により、出力ノードNout の電圧を立下げる場合に効果
のある出力回路を実現できる。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、出力ノードの電圧と参照電圧とを比較して帰還信
号を出力するレベル認識回路と、その帰還信号に基づき
相補的にオン、オフする第1及び第2のスイッチング素
子を設け、出力ノードの充電が不十分なときには第1の
ノードの電圧を第1の電源電圧に設定して出力ノードを
充電し、出力ノードの充電が進んだら第1のノードを基
準電圧に設定するようにしている。そのため、出力ノー
ドの電圧レベルの振幅が少なく、かつ、高速で所定の電
圧にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す半導体記憶装置の出力
回路の回路図である。
【図2】半導体記憶装置の要部の構成図である。
【図3】図1の動作を示すタイムチャートである
【符号の説明】
充放電手段 12 PMOS(第1のスイッチング素
子) 13 NMOS(第2のスイッチング素
子) 1 レベル認識回 N1 電源ノード(第1のノード) Nout 出力ノード Vcc 第1の電源電圧 GND 第2の電源電圧 Vrefa 基準電圧 Vrefb 参照電圧

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データを記憶するメモリセルと、前記メ
    モリセルから読出されたデータを増幅して電圧信号を生
    成する増幅手段とを備えた半導体記憶装置に設けられ、 第1の電源電圧と第2の電源電圧との間に接続されると
    共に外部に電圧を出力する出力ノードを有し、前記電圧
    信号に基づき該第1及び第2の電源電圧で該出力ノード
    の充放電を行い、該出力ノードの電圧を前記データの論
    理に対応する所定の電圧に設定して出力する半導体記憶
    装置の出力回路において、 第1のノードと前記第1の電源電圧との間に接続され、
    与えられた帰還信号に基づきオン、オフ動作する第1の
    スイッチング素子と、 前記第1と第2の電源電圧の中間の電圧レベルを持つ基
    準電圧と前記第1のノードとの間に接続され、前記帰還
    信号に基づき前記第1のスイッチング素子に対して相補
    的にオン、オフ動作する第2のスイッチング素子と、 前記第1のノードと前記出力ノードとの間及び前記第2
    の電源電圧と該出力ノードとの間を前記電圧信号に基づ
    いて接続し該出力ノードの充放電を行う充放電手段と、 設定された参照電圧と前記出力ノードの電圧のレベルを
    比較し、該出力ノードの電圧が該参照電圧を越えるまで
    は前記第1のスイッチング素子をオン状態にし、該出力
    ノードの電圧が該参照電圧を越えたときには前記第2の
    スイッチング素子をオン状態にする前記帰還信号を出力
    するレベル認識回路とを、備えたことを特徴とする半導
    体記憶装置の出力回路
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