KR940008139B1 - Amplifing circuit in semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 회로도.1 is a conventional circuit diagram.
제2도는 본 발명의 회로도.2 is a circuit diagram of the present invention.
제3도는 제2도의 동작 파형도.3 is an operational waveform diagram of FIG.
제4도는 모오스 캐패시터의 파형도.4 is a waveform diagram of a MOS capacitor.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 등화회로 20 : 메모리 쎌10: light circuit 20: memory 쎌
30 : 신호증폭기 40 : 감지증폭기30: signal amplifier 40: detection amplifier
50 : 전달회로50: transmission circuit
본 발명은 반도체 메모리 장치의 데이타 감지 회로에 관한 것으로, 특히 메모리 쎌과 비트라인간의 데이타 공유 시점에서 미약한 정보 신호를 증폭하여 신속하게 데이타를 감지할 수 있는 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data sensing circuit of a semiconductor memory device, and more particularly to a circuit capable of quickly sensing data by amplifying a weak information signal at a data sharing point between a memory chip and a bit line.
반도체 메모리 장치인 다이나믹 램(Dynamic random Access Memory; 이하 "DRAM"이라 칭함)은 로우 디코더에 의해 선택된 메모리 쎌에 축적된 데이타를 쎌 트랜지스터의 드레인에 접속된 비트라인으로부터 충전하거나 방전하고, 상기 비트라인상에서 전압차 형태로 나타난 정보는 상기 비트라인에 병렬 연결된 감지증폭에 의해 감지 증폭되어 외부로 읽혀진다. 그리고 독출된 상기 메모리 쎌에는 다시 원래의 데이타가 충전 또는 방전되어 다이내믹한 메모리 기능을 갖는다. 그러나 전체적인 메모리 장치의 집적도가 증가하고 고속 동작화 되어감에 따라 메모리 셀의 정전 용량이 축소되고, 이는 상대적으로 비트라인의 정전 용량에 의해 부하가 가중되는 결과가 된다. 따라서 데이타의 신속한 감지 동작을 위해서는 메모리 쎌의 비트라인의 정전 용량에 가까와져야 함은 물론이다.Dynamic random access memory (hereinafter referred to as " DRAM "), which is a semiconductor memory device, charges or discharges data accumulated in a memory X selected by a row decoder from a bit line connected to the drain of a X transistor. The information presented in the form of voltage difference in the phase is sensed and amplified by sense amplifiers connected in parallel to the bit lines and read out. In addition, the read data is charged or discharged again to have a dynamic memory function. However, as the overall density of the memory device is increased and the high speed operation is performed, the capacitance of the memory cell is reduced, which is a result of the load being increased by the capacitance of the bit line. Therefore, of course, the fast detection of the data must be close to the capacitance of the bit line of the memory chip.
제1도는 메모리 쎌에 저장된 데이타를 감지하는 종래의 일반적인 회로도로서, 제1도의 구성에 의거 종래의 데이타 감지 동작을 살펴본다. 단지(9)로는 중간 전압 발생기(half vcc generator) 프리차아지를 위한 등화 전압이 인가되는데, 여기서는라고 가정한다. 먼저 메모리 쎌 어레이(20)내의 엔모오스 트랜지스터(22)와 캐패시터(23)로 구성된 메모리 쎌에서 데이타를 독출하기 전에 제1 및 제2비트라인(BL,)를 프리차아지 시키기 위하여 단자(11)는 하이 레벨의 등화신호 ψEQ를 인가한다. 따라서 엔모오스 트랜지스터(12∼14)가 도통되어 제1 및 제2비트라인(31,32)는레벨로 프리차아지 및 등화되어 있는 상태가 된다. 이후 행 디코더(row decoder)에 의해 워드라인(21)이 선택되면 엔모오스 트랜지스터(22)가 도통되며, 이로인해 엔모오스 트랜지스터(22)의 드레인으로는 캐패시터(23)의 저장 데이타 레벨이 나타난다. 따라서 상기 캐패시터(23)와 제1비트라인(BL)간에는 전하공유(charge sharing)동작이 일어난다.FIG. 1 is a conventional general circuit diagram for sensing data stored in a memory cell, and the conventional data sensing operation will be described based on the configuration of FIG. An equalization voltage for half vcc generator precharge is applied to jar 9, where Assume that First, the first and second bit lines BL, before reading data from the memory array including the enMOS transistor 22 and the capacitor 23 in the memory array array 20, are read. In order to precharge the terminal 11, the terminal 11 applies a high level equalization signal? EQ. Therefore, the enMOS transistors 12 to 14 are turned on so that the first and second bit lines 31 and 32 Precharge and equalize at the level. After that, when the word line 21 is selected by the row decoder, the NMOS transistor 22 is turned on, so that the storage data level of the capacitor 23 appears as the drain of the NMOS transistor 22. Therefore, a charge sharing operation occurs between the capacitor 23 and the first bit line BL.
그러면 상기 제1 및 제2비트라인(31,32)에 크로스 연결된 피모오스 트랜지스터(42,43) 및 엔모오스 트랜지스터(45,46)에 의해 제1비트라인(BL)의 데이타 레벨이 감지하여 증폭됨으로서, 데이타의 논리가 결정된다. 상기 감지증폭기(40)에 의해 데이타 논리가 결정되면, 라인(51)로 하이 레벨의 분리신호가 인가되어 전달 게이트인 엔모오스 트랜지스터(52,53)를 도통시키며, 이로인해 제1 및 제2비트라인(BL,)의 논리상태를 제1 및 제2입출력라인(IO,)으로 전송된다. 따라서 제1 및 제2비트라인(BL,)을로 프리차아지 시킨 후, 외부에서 어드레스가 주어지게 되면, 특정 워드라인이 선택되어 해당 메모리 쎌이 갖고 있는 정보를 비트라인으로 전달하게 되는 것이다. 그러나 메모리 쎌의 캐패시턴스의 용량에 비하여 비트라인의 캐패시턴스 용량이 크므로, 전달되는 정보는 매우 미약하게 된다. 이를 개선하기 위해서는 메모리 쎌의 캐패시터 용량을 증가시키거나 또는 비트라인의 캐패시턴스 용량을 감소시켜야 하는데, 이럴 결우에는 메모리 장치(chip)의 면적을 크게 하여야 하는 단점이 야기되었다.Then, the data level of the first bit line BL is sensed and amplified by the PMOS transistors 42 and 43 and the enMOS transistors 45 and 46 which are cross-connected to the first and second bit lines 31 and 32. By doing so, the logic of the data is determined. When the data logic is determined by the sense amplifier 40, a high level separation signal is applied to the line 51 to conduct the enMOS transistors 52 and 53, which are transfer gates, thereby providing the first and second bits. Line (BL, Logic state of the first and second input and output lines (IO, Is sent). Therefore, the first and second bit lines BL, )of After pre-charging to low, when an address is given from the outside, a specific word line is selected to transfer the information of the corresponding memory 으로 to the bit line. However, since the capacitance of the bit line is larger than that of the memory 쎌, the information transmitted is very weak. To improve this, it is necessary to increase the capacitor capacity of the memory chip or reduce the capacitance capacity of the bit line, which causes the disadvantage of increasing the area of the memory chip.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 메모리 장치에서 메모리 쎌과 비트라인간의 데이타 공유시점에서 발생되는 미약한 정보신호를 감지 증폭 전에 1차 증폭함으로서 메모리 쎌의 정보를 신속하게 안정화 시킬 수 있는 회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a circuit capable of quickly stabilizing information in a memory chip by first amplifying a weak information signal generated at the point of data sharing between the memory chip and a bit line in a semiconductor memory device before detection and amplification. .
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 워드라인과, 제1 및 제2비트라인과, 등화신호 발생시 상기 제1 및 제2비트라인을 중간 전압 레벨로 프리차아지 하는 등화회로와, 상기 워드라인과 베1비트라인에 연결되며 소정의 데이타를 저장하는 메모리 쎌과, 상기 제1 및 제2비트라인의 정보를 감지 및 증폭하는 감지증폭기를 구비하는 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 워드라인 인에이블후 소정 시간 뒤에 인에이블되는 신호증폭 수단과, 상기 제1비트라인에 게이트가 연결되고 상기 신호증폭 수단에 소오스 및 드레인이 공통 연결되는 제1모오스 캐패시터와, 상기 제2비트라인에 게이트가 연결되고 상기 신호증폭 수단에 소오스 및 드레인이 공통 연결되는 제2모오스 캐패시터로 구성되어, 상기 제1 및 제2모오스 캐패시터가 게이트 노드의 전압 바이어스에 의해 캐패시턴스 용량이 변화되어 제1 및 제2비트라인의 전압차를 상기 감지증폭기보다 먼저 증폭하므로서 상기 감지증폭기가 신속하고 안정된 감지 기능을 수행하도록 동작하는 반도체 메모리 장치의 데이타 감지 증폭회로임을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention, the word line, the first and second bit line, an equalization circuit for precharging the first and second bit line to an intermediate voltage level when the equalization signal is generated; 10. A semiconductor memory device comprising: a memory 연결 connected to the word line and a bit line and storing predetermined data; and a sense amplifier configured to sense and amplify information of the first and second bit lines. A signal amplification means enabled after a predetermined time after enabling, a first MOS capacitor having a gate connected to the first bit line, and a source and a drain commonly connected to the signal amplification means, and a gate connected to the second bit line. And a second MOS capacitor connected to the signal amplification means in common with a source and a drain, wherein the first and second MOS capacitors are voltages of a gate node. Capacitance capacitance is changed by a bias to amplify the voltage difference between the first and second bit lines before the sense amplifier, so that the sense amplifier is a data sensing amplifier circuit of the semiconductor memory device which operates to perform a fast and stable sensing function It is done.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제2도는 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 데이타 감지 증폭회로의 실시예를 보여주는 도면이다. 그 구성은, 엔모오스 트랜지스터(12∼14)로 구성되며, 등화라인(11)에 게이트가 공통 접속되어 제1 및 제2비트라인(BL,)을로 프리차아지하는 등화회로(10)와, 엔모오스 트랜지스터(22) 및 캐패시터(23)로 구성되어 해당 워드라인(21)이 인에이블될시 상기 캐패시터(23)에 저장하고 있는 정보를 제1비트라인(BL)으로 출력하는 메모리 쎌(20)과, 제1 및 제2비트라인(BL,)에 각각 게이트가 접속되며, 드레인 및 소오스가 신호증폭 수단(31)에 공통 접속되는 제1 및 제2모오스 캐패시터(32,33)로 구성되어 상기 신호증폭 수단(31)이 인에이블될시 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)의 미약한 정보 신호를 1차 증폭하는 신호증폭기(30)와, 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)에 게이트가 각각 크로스 연결되는 두개의 피모오스 트랜지스터(42,43) 및 엔모오스 트랜지스터(45,46)로 구성되어 1차 증폭된 제1 및 제2비트라인(BL,)의 정보 신호를 감지 및 증폭하여 정보의 논리 레벨을 결정하는 감지증폭기(40)와, 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)과 제1 및 제2입력출력라인(IO,) 사이에 각각 연결되는 두개의 전달용 엔모오스 트랜지스터(52,53)로 구성되어 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)의 정보 신호를 상기 제1 및 제2입출력라인(IO,)로 전달하는 전달회로(50)로 구성된다.2 is a view showing an embodiment of a data sensing amplifier circuit of a semiconductor memory device according to the present invention. The structure is composed of enMOS transistors 12 to 14, and a gate is commonly connected to the equalization line 11 so that the first and second bit lines BL, )of The first circuit stores information stored in the capacitor 23 when the word line 21 is enabled by the equalization circuit 10, the enMOS transistor 22, and the capacitor 23, which are precharged to a low level. A memory 2020 that is output to the bit line BL, and the first and second bit lines BL, Are respectively connected to the signal amplification means 31, and the drain and the source are connected to the signal amplification means 31 so that the signal amplification means 31 is enabled. First and second bit lines BL, A signal amplifier 30 for first amplifying the weak information signal of the first and second bit lines BL, The first and second bit lines BL, which are primarily amplified by two PMOS transistors 42 and 43 and an enMOS transistor 45 and 46 having their gates cross-connected to A sensing amplifier 40 for detecting and amplifying an information signal of the signal and determining a logic level of the information, and the first and second bit lines BL, ) And first and second input output lines IO, Is composed of two transfer enMOS transistors 52 and 53 respectively connected between the first and second bit lines BL, Information signals of the first and second input / output lines IO, It is composed of a transmission circuit 50 for transmitting to.
제3도는 본 발명에 따른 신호증폭기(30)의 동작파형도로서, 제3A도는 메모리 쎌의 정보가 데이타 "1"일시의 동작파형도이고, 제3B도는 메모리 쎌의 정보가 데이타 "0"일시의 동작파형도이다. 제4도는 엔모오스 트랜지스터의 캐패시턴스 대 전압의 특성도이다.3 is an operation waveform diagram of the signal amplifier 30 according to the present invention, and FIG. 3A is an operation waveform diagram when the information of the memory V is data "1" and FIG. 3B is the data waveform "0" when the information of the memory V is temporary. The operation waveform of. 4 is a characteristic diagram of capacitance versus voltage of an NMOS transistor.
상술한 구성에 의거 본 발명의 동작특성을 상세히 설명한다.Based on the above configuration, the operating characteristics of the present invention will be described in detail.
먼저 등화 과정을 살펴보면, 메모리 장치의 리드 또는 라이트 모드에서 등화라인(11)으로 등화신호 ψEQ가 인가되면, 엔모오스 트랜지스터(12∼13)가 도통되어 제1 및 제2비트라인(BL,)은 중간 전압 발생기(half vcc generator)로부터 출력되는전압 레벨로 등화 및 프리차아지 된다. 이후 외부에서 어드레스가 공급되면 해당 어드레스에 대응되는 워드라인(21)이 선택된다. 상기 워드라인(21)이 인에이블되면, 메로리 쎌(20)의 엔모오스 트랜지스터(22)가 도통되어 제1비트라인(BL)은 상기전압과 상기 캐패시터(23)의 정보에 의한 전하공유 동작이 발생된다. 이때 상기 워드라인(21)이 인에이블되어 전하공유 동작이 발생되면, 캐패시터(23)의 정보에 따라 제1비트라인(BL)의 전압은전압보다 △V만큼 크거나 △V만큼 작게된다. 이때 신호증폭 수단(31)을 인에이블시키면, 제1모오스 캐패시터(32) 및 제2모오스 캐패시터(33)가 도통되어 각각 제1비트라인(BL) 및 제2비트라인()의 신호를 1차 증폭시킨다. 여기서 일반적인 캐패시터의 커플링효과(coupling effect)에 의해 전극의 일단(여기서는 제2도의 모오스 캐패시터(32 또는 33)의 채널측)에 전압이 인가되면 반대쪽인 전극의 타단(여기서는 제2도의 모오스캐패시터(32 또는 33)의 게이트측)에도 상기 인가된 전압 레벨에 대응하여 전압이 상승 또는 하강하게 됨은 잘 알려진 사실이다. 이때 상기 제1 및 제2모오스 캐패시터(32,33)는 제4도와 같은 특성 곡선을 갖는다. 즉, 인헨스먼트형의 엔모오스 트랜지스터는 일정 전압범위(Vmin-Vmax)내에서는 전압이 높아지면 캐패시턴스도 높아지고, 전압이 낮아지면 캐패시턴스도 낮아진다.Referring to the equalization process, when the equalization signal ψEQ is applied to the equalization line 11 in the read or write mode of the memory device, the NMOS transistors 12 to 13 are turned on, so that the first and second bit lines BL, ) Is output from the half vcc generator Equalize and precharge to voltage levels. Then, when an address is supplied from the outside, the word line 21 corresponding to the address is selected. When the word line 21 is enabled, the NMOS transistor 22 of the memory element 20 is turned on so that the first bit line BL is turned on. The charge sharing operation is generated based on the voltage and the information of the capacitor 23. At this time, when the word line 21 is enabled and a charge sharing operation occurs, the voltage of the first bit line BL is changed according to the information of the capacitor 23. It becomes larger by ΔV or smaller by ΔV than the voltage. At this time, when the signal amplification means 31 is enabled, the first and second MOS capacitors 32 are turned on, so that the first bit line BL and the second bit line B are respectively applied. First amplify the signal. Here, when a voltage is applied to one end of the electrode (here, the channel side of the MOS capacitor 32 or 33 of FIG. 2) by the coupling effect of the common capacitor, the other end of the electrode (here, the MOS capacitor of FIG. 2) It is well known that the gate side of 32 or 33) also rises or falls in response to the applied voltage level. In this case, the first and second MOS capacitors 32 and 33 have a characteristic curve as shown in FIG. In other words, the enhancement type enmos transistor has a high capacitance within a predetermined voltage range (Vmin-Vmax), and a low capacitance results in a low capacitance.
따라서 캐패시터(23)의 정보 전하량에 의해 전하공유 상태에서는 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)의 바이어싱(biasing)이 다르게 되어 있으므로, 상기 제1 및 제2모오스 캐패시터(32,33)에 의해 증폭되는 크기도 다른 값을 갖게된다. 한편 바이어스전압에 따라 캐패시턴스의 용량이 변화되는 기술에 대하여는 폴-리치맨(PAUL RICHMAN)이 전술한 "MOS Field-Effect Transistors and Integrated Circuits"의 페이지 53∼67 사이에 상세하게 언급된 바와 같다.Therefore, the first and second bit lines BL, Since the biasing of () is different, the amplitudes amplified by the first and second MOS capacitors 32 and 33 also have different values. On the other hand, the technology of changing the capacitance of the capacitor according to the bias voltage is described in detail by PAUL RICHMAN between pages 53 to 67 of the aforementioned "MOS Field-Effect Transistors and Integrated Circuits".
여기서 먼저 상기 메모리 쎌(20)의 캐패시터(23)에 저장된 정보가 데이타 "1"일시의 동작 과정을 살펴본다. 먼저 등화라인(11)이 인에이블되면 제1 및 제2비트라인(BL,)은전압으로 동일하게 프리차아지 된다. 이후 제3A의 (A1)과 같이 워드라인이 인에이블되면, 엔모오스 트랜지스터(22)가 도통되므로, 캐패시터(23)에 충전되어 있는 전하가 상기 엔모오스 트랜지스터(22)를 통해 제1비트라인(BL)으로 방전된다. 따라서 제2비트라인()은 제3A도의 (A4)와 같이전압으로 프리차아지된 상태를 유지하지만, 제1비트라인(BL)은 제3A도의(A3)와 같이 메모리 쎌의 정보에 의해+1 전압 레벨로 상승한다. 여기서 상기 1전압은 캐패시터(23)에 충전되어 있던 데이타 "1"에 의한 미소전압이 된다. 따라서 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)은 V1의 아주 작은 전압차를 갖게된다. 상기 워드라인(21)이 제3A도의 (A1)과 같이 인에이블 된후, (A2)와, 같이 신호증폭 수단(31)을 인에이블시키면, 제1 및 제2모오스 캐패시터(32,33)는 각각 제1 및 제2비트라인(BL,)의 신호를 1차 증폭시키게 된다. 이때 상기 제1 및 제2모오스 캐패시터(32,33)는 제4도와 같은 특성을 갖게 된다. 여기서전압 레벨일 경우에는 상기 모오스 캐패시터(32,33)가 Cox와 Cmin의 중간 값을 갖도록 설정한다. 따라서 상기 신호증폭 수단(31)이 인에이블되면, 상기 제1비트라인(BL)에 게이트가 연결된 제1모오스 캐패시터(32)는 상기 제2비트라인()에 게이트가 연결된 제2모오스 캐패시터(33)보다 더 큰 증폭도를 갖게 된다. 이는 상기한 바와 같이 모오스 캐패시터의 게이트 노드에 바이어스된 전압 값에 따라 캐패시턴스의 용량이 달라지는 것을 이용하는 것으로, 상기 신호증폭 수단이 인에이블되면 1전압의 차를 갖는 제1 및 제2비트라인(BL, ) First, the operation process of the information stored in the capacitor 23 of the memory module 20 when the data is "1" will be described. First, if the equalization line 11 is enabled, the first and second bit lines BL, )silver The voltage is equally precharged. Then, when the word line is enabled as shown in (A1) of 3A, since the NMOS transistor 22 is turned on, the charge charged in the capacitor 23 is transferred to the first bit line through the NMOS transistor 22. To BL). Therefore, the second bit line ( ) Is the same as (A4) in FIG. 3A. The pre-charged state is maintained by the voltage, but the first bit line BL is controlled by the information of the memory V as shown in FIG. 3A (A3). Rise to +1 voltage level. In this case, the one voltage becomes a small voltage by data " 1 " Therefore, the first and second bit lines BL, ) Will have a very small voltage difference of V1. After the word line 21 is enabled as shown in (A1) of FIG. 3A, and the signal amplification means 31 is enabled as shown in (A2), the first and second MOS capacitors 32 and 33 are respectively First and second bit lines BL, ) Will first amplify the signal. In this case, the first and second MOS capacitors 32 and 33 have the same characteristics as those of FIG. 4. here At the voltage level, the MOS capacitors 32 and 33 are set to have an intermediate value between Cox and Cmin. Accordingly, when the signal amplification means 31 is enabled, the first MOS capacitor 32 having a gate connected to the first bit line BL is connected to the second bit line (B). ) Has a greater degree of amplification than the second MOS capacitor 33 having a gate connected thereto. This is because the capacitance of the capacitance varies according to the voltage value biased to the gate node of the MOS capacitor as described above. When the signal amplification means is enabled, the first and second bit lines BL having a difference of one voltage are provided. )
상기와 같이 제1 및 제2비트라인(BL,)간에 전압차가 2레벨로 커지게 되면 감지증폭기(40)는 신속하게 데이타의 논리를 감지하여 데이타를 증폭시키게 된다. 즉, 라인(41)로 Vcc 레벨 전원을 공급하고 라인(42)로 VSS 레벨 전원을 공급하면, 피모오스 트랜지스터(43)가 제1비트라인(BL)의 신호전압 레벨에 의해 비도통되므로 피모오스 트랜지스터(42)가 도통되어 제1비트라인(BL)은 Vcc 전압 레벨로 상승한다. 또한 상기 제1비트라인(BL)이 Vcc 전압 레벨로 상승되면 엔모오스 트랜지스터(46)가 도통되므로 제2비트라인()의 신호는 VSS 전압 레벨로 신속하게 하강된다. 따라서 상기 신호증폭기(30)에 의해 제1 및 제2비트라인(BL,)의 전압차를 크게함으로서, 상기 제1비트라인()이 Vcc 전압 레벨로 상승하고, 상기 제2비트라인()이 VSS 전압 레벨로 하강하는 시간이 빨라져, 천이시간을 빠르게 할 수 있는 동시에 안정된 감지 동작을 수행할 수 있게 된다. 두번째로 상기 메모리 쎌(20)의 캐패시터(23)에 저장된 정보가 데이타 "0"일시의 동작 과정을 살펴본다. 먼저 등화과정을 통해 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)을전압으로 프리차아지 시킨 후 제3도의 (B1)과 같이 워드라인(21)을 인에이블시키면, 상기 엔모오스 트랜지스터(22)가 도통되어 제1비트라인(BL)의전압에 의해 캐패시터(23)는 충전 동작을 수행한다.As described above, the first and second bit lines BL, When the voltage difference increases between two levels, the sense amplifier 40 quickly senses the logic of the data and amplifies the data. That is, if Vcc level power is supplied to the line 41 and VSS level power is supplied to the line 42, the PMOS transistor 43 is not conducted by the signal voltage level of the first bit line BL. The transistor 42 is turned on so that the first bit line BL rises to the Vcc voltage level. In addition, when the first bit line BL rises to the Vcc voltage level, the NMOS transistor 46 is turned on so that the second bit line BL may be turned on. Signal drops quickly to the VSS voltage level. Therefore, the first and second bit lines BL, by the signal amplifier 30, By increasing the voltage difference between the first bit line () ) Rises to the Vcc voltage level and the second bit line ( The time that the) falls to the VSS voltage level is faster, which allows for a faster transition time and a stable sensing operation. Secondly, the operation of when the information stored in the capacitor 23 of the memory module 20 is data "0" will be described. First, through the equalization process, the first and second bit lines BL, )of If the word line 21 is enabled as shown in (B1) of FIG. 3 after precharging to a voltage, the NMOS transistor 22 is turned on to conduct the first bit line BL. By the voltage, the capacitor 23 performs the charging operation.
따라서 제3도의 (B4)와 같이 제2비트라인()은 Vcc/2 전압을 유지하지만, 제1비트라인(BL)은 제3모드의 (B3)와 같이-1 전압 레벨로 하강된다. 이후 제3도의 (B2)와 같이 신호증폭 수단(31)을 인에이블시키면, 비트라인(BL,)간에는 1전압차를 갖도록 바이어스되어 있으므로, 제4도와 같이 특성에 의해 제1모오스 캐패시터(32)는 제3도의 (B3)와 같이 제1비트라인(BL)의 신호를 증폭하고, 제2모오스 캐패시터(33)는 제3도의 (B4)와 같이 제2비트라인()의 신호를 증폭한다. 따라서 상기 제1 및 제2비트라인(BL,)간에는 2전압차를 갖게되며, 이 경우 제2비트라인()의 전압이 더 크게됨을 알 수 있다.Therefore, as shown in (B4) of FIG. 3, the second bit line ( ) Maintains the Vcc / 2 voltage, but the first bit line BL is the same as (B3) in the third mode. -1 drops to voltage level. Subsequently, when the signal amplifying means 31 is enabled as shown in (B2) of FIG. Are biased to have one voltage difference, and according to the characteristics of FIG. 4, the first MOS capacitor 32 amplifies the signal of the first bit line BL as shown in (B3) of FIG. The capacitor 33 has a second bit line (B4) as shown in FIG. Amplify the signal. Therefore, the first and second bit lines BL, ), There is a difference of two voltages, and in this case, the second bit line ( It can be seen that the voltage of) becomes larger.
상기와 같이 신호증폭기(31)가 제1 및 제2비트라인(BL,)간의 전압차를 더 크게 증폭시키므로, 감지증폭기(40)는 상기한 바와 같이 신속하고 안정된 감지동작을 수행하게 된다. 즉, 피모오스 트랜지스터(43)가 도통되므로 제2비트라인()을 Vcc 전압 레벨로 신속하게 상승되고, 엔모오스 트랜지스터(45)가 도통도므로 제1비트라인(BL)은 신속하게 VSS 전압 레벨로 하강된다. 실험에 의하면 상기 모오스 캐패시터(32,33)의 싸이즈가 5㎟인 경우 증폭도는 약 30mV가 된다. 또한 모오스 트랜지스터의 채널 주입 농도와 모오스 캐패시터의 주입 농도를 달리하면 모오스 캐패시터의 증폭율을 증가시킬 수 있다. 그리고 제1모오스 트랜지스터(32)의 캐패시턴스 용량과 제2모오스 캐패시터(33)의 캐패시턴스 용량을 동일하게 설정하면 효과적이다. 따라서 워드라인이 인에이블된후, 메모리 쎌의 정보와 비트라인간에 전하공유가 되어 발생되어 전압차를 감지증폭기를 구동하기 전에 1차 증폭하여 전압차를 더 크게 함으로서, 감지증폭기에서는 신속하고 안정된 감지 기능을 수행할 수 있게 된다.As described above, the signal amplifier 31 has the first and second bit lines BL, By amplifying the voltage difference between the two circuits larger, the sensing amplifier 40 performs a fast and stable sensing operation as described above. That is, since the PMOS transistor 43 is conductive, the second bit line ( ) Is rapidly raised to the Vcc voltage level, and the enMOS transistor 45 conducts, so that the first bit line BL is rapidly lowered to the VSS voltage level. According to the experiment, when the size of the MOS capacitors 32 and 33 is 5 mm 2, the amplification degree is about 30 mV. In addition, when the channel injection concentration of the MOS transistor and the injection concentration of the MOS capacitor are different, the amplification rate of the MOS capacitor can be increased. In addition, it is effective to set the capacitance of the first MOS transistor 32 and the capacitance of the second MOS capacitor 33 to be the same. Therefore, after the word line is enabled, it is generated by charge sharing between the information in memory 와 and the bit line, so that the voltage difference is first amplified before driving the sense amplifier to make the voltage difference larger, so that the sense amplifier can detect the signal quickly and stably. You will be able to perform the function.
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