电流检测型读出放大器制造技术

一种高速读出放大器，其保证高的集成度并可抑制能耗的上升及即使在高集成度情况下速度的降低。与一静态型ＲＡＭ的存储单元的数据相连接的成对位线通过ＭＯＳ晶体管与一对共用数据线相连，一对双级晶体管的发射极端与数据线相连而作为读出放大器的信号输出端与集电极端通过电阻与第一电源相连，基极端与第二电源相连。另外，一对用于向读出放大器提供电流的电阻元件与双极晶体管的发射极端相连。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静态随机存取存储器型读出放大器，更具体地涉及一种用双极晶体管形成的电流检测型的高速读出放大器。包括使用双极型元件的电流检测型读出放大器的存储器电路是通常所公知的，图5中示出了传统存储器电路的一个实例。参考图5，在所示的存储器电路中，NPN晶体管Q1、Q2和Q3用于作为选择位线对B1和B2的元件。当位线选择端表现出高电位时，位线对B1和B2被NPN晶体管Q1、Q2和Q3选择且电流流过恒流源IR1、IR2及IY。当位线对未被选择时，NPN晶体管Q4和Q5及恒流源IB1及IB2被提供用于升高位线的电位。NPN晶体管Q6和Q7的发射极端子与位线B1和B2相连而NPN晶体管Q6和Q7的集电极端子通过数据线D1和D2与NPN晶体管Q8和Q9的发射端子相连，当与位线对B1和B2相连的存储器单元1未被选择时，电阻RS1和RS2用于将流动的电流转换为电压。与NPN晶体管Q6和Q7的基极端子相连的控制端VR1和VR2在读取数据时都表现为高电位，但控制端VR1及VR2中的一个在写数据时表现为低电位。NPN晶体管Q8和Q9的基极端与恒流源VBB相连从而数据线路D1和D2一直表现为固定的电压。在工作中，被与位线B1和B2相连的存储单元1不被访问时，位线选择端VYIN1表现为低电位，而端子VR1、VR2及VYY表现为高电位。在此情况下，如果在端子VYY的电位被设定得高于端子VR1和VR2的电压，电流借助晶体管Q4和Q5流过恒流原IB1及IB2。接着出现在每个晶体管的发射极与基极间的位线B1和B2的电位表现得比端子VYY的电压值低Vf1。然后，通过设定控制端VR1和VR2的电压从而通过它使双极晶体管相对于位线的电位无法工作，这样没有电流流过NPN晶体管Q6和Q7。相应地，即使字线VX2的电压上升直到存储单元1中的一个的MOS晶体管MT1和MT2被置入导电状态，这样仅从NPN晶体管Q6和Q7提供电流，对流过数据线D1和D2的电流不会造成影响。在读取操作中，对于位线对B1和B2的选择端YVIN1的电位首先上升。随后，NPN晶体管Q1和Q3被置入导通状态而位线B1和B2以及恒流源IR1和IR2被彼此相连，从而电流开始分别在其间流动。另外，由于NPN晶体管Q2也被置入导通状态，NPN晶体管Q4和Q5的基极的电位下降。接着，由于端子VR1和VR2的电位变得比NPN晶体管Q4和Q5的基极的电位高，则位线B1和B2的电位表现出分别比端子VR1和VR2的电位低NPN晶体管Q6和Q7的发射极-基极电压Vf值。接着，NPN晶体管Q6和Q7被置入导通状态。相应地，电流从电阻RS1和RS2通过NPN晶体管Q8和Q9分别流到位线B1、B2和恒流源IR1和IR2，以及数据线D1和D2及NPN晶体管Q6和Q7。然后，如果在此状态下，存储单元1的字线VX2的电位变高，则MOS晶体管MT1及MT2被置入导通状态，而电流Icell流到存储单元1的低电位侧节点。在此情况下，由于通过电阻RS1和RS2的电压分别为RS1×(IR1+Icell)及RS2×IR2，这里RS1=RS2及IR1=IR2，RS1×Icell的电位差出现在输出端子Z1和Z2之间。在下一步骤中通过用放大器放大电位差而获得输出。另一方面，在写操作中，接着进行与上述的读操作中的类似的步骤，直到当选择了位线选择端VYIN1和字线VX2时，电流Icell流过恒流源IR1和IR2为止。然后，在此情况下，端子VR1或VR2的电位被降低。这里，如果假设端子VR1的电位下降，则由于电位已经下降的位线B1的电位变得比端子VR1的电位低Vf，与位线B1相连的存储单元1的节点的电压也下降。接着，单元1中的晶体管MN2和MP1被置入断开状态而晶体管MP2和MN1被置入接通状态，从而数据被写入存储单元1中。此后，通过将端子VR1的电位返回到原始高电位来完成写操作。另外，在此情况下，由于在未被选择状态中的位线对B1和B2由晶体管Q4和Q5来决定并表现为高电位，那么即使端子VR1的电压下降，位线的电压不受此影响，相应地，不会发生任何写操作。需要注意的是，在上述的存储电路中，由于作为存储电路的一个特性，通常地选择一个位线对，恒流源IR1及IR2的电流总是流到数据线D1和D2，而数据线D1和D2的电位被固定到比恒压源VBB低Vf(NPN晶体管Q8和Q9的发射极-基极电压)的值上。如上所述，在传统的电流检测型的读出放大器中，由于电流的变化被读出，即使数据线和位线的电位不变，也可读数据。然而，图5中所示的存储电路具有一个需要解决的问题，即如果采用了大面积的单元则其表现出很高的消耗功率。其原因在于，在图5中所示的传统存储电路中，由于恒流流IB1和IB2分别与位线B1和B2相连，电流总是通过晶体管Q4和Q5流到恒流源IB1和IB2及那些未被选择的位线中，如果为了提高存储能力而增加了位线的数目，则电流消耗也会成比例地上升。另外，图5中所示的存储电路还有另一个需解决的问题，即其很难获得高的集成度。其原因在于对每一位线对需要很多NPN晶体管Q1到Q7。需要NPN晶体管Q1到Q7的原因是，由于可通过形成在元件间的氧化膜来建立MOS晶体管的绝缘隔离，从而元件的构成密度的提高很容易，且也容易降低存储单元的宽度，而在双极元件中，为了隔离形成很深的集电极扩散层，在施加到集电极上的电压不同的情况下，必须在晶体管的集电极区域间形成绝缘区，而这需要很大的面积。例如，在使用栅极长度为大约0．25μm的MOS晶体管的情况下，可以将每个存储单元的宽度设在3μm或更小，但根据与MOS晶体管相同原则形成的双极晶体管的结构间距需要5μm或更多。由于图5中所示的传统存储器电路使用NPN晶体管Q1、Q2和Q3作为开关，可从MOS晶体管来形成NPN晶体管Q1、Q2和Q3。然而，对于晶体管Q4到Q7，由于作用了出现在基极与发射间的电压Vf，对每一位线对则至少需要4个NPN晶体管。结果是，很难将NPN晶体管的宽度设置成等于存储单元的宽度。另外，图5中所示的传统的存储电路还存在另一个城要解决的问题，即由于位线对在被选择状态与未被选择状态间被转换的过程中线位的电位会变化，从而速度很低。其原因在于，在传统的存储电路中，当位线对不被选择时，通过设定位线对的电位，从而NPN晶体管Q6和Q7表现为非导通状态，但是当位线对将被选择时，端子VYIN1的电位上升到高电位，从而将电流流过恒流源IR1和IR2，降低位线B1和B2的电位，将NPN晶体管Q6和Q7置入导通状态。而在此情况下，在读取过程中位线B1和B2的电位必须被改变，由于寄生位线B1和B2的附加电容的影响，位线B1和B2的电位变化不会瞬时发生。特别是当由于高的集成度从而与一位线对相连的存储单元的数目增多时，延迟变得更明显。其结果是，开关时间被延迟了。本专利技术的一个目的是提供一种电流检测型读出放大器，其使用用于静态操作型RAM的NPN晶体管，从而即使在高集成度情况下也可保证高的集成度并能抑制能耗的增大及速度的降低。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于静态型RAM的电流检测型的读出放大器，其包含一对共用数据线路，成对的位线通过MOS晶体管与其相连，而其中静态型RAM的存储单元的数据与成对位线相连；一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于静态型ＲＡＭ的电流检测型的读出放大器，其特征在于包含：一对共用数据线，其通过ＭＯＳ晶体管与成对的位线相连，其中成对的位线与所述静态型ＲＡＭ的存储单元的数据相连；一对发射极端与所述数据线相连的双极晶体管；第一电源，其通过电 阻与作为所述读出放大器的信号输出端的所述双极晶体管的集电极端相连；第二电源；其与所述双极晶体管的基极端相连；及一对与所述双极晶体管的发射极端相连用于正常地向所述读出放大器提供电流的电阻元件。

【技术特征摘要】
JP 1997-6-18 160886/971.一种用于静态型RAM的电流检测型的读出放大器，其特征在于包含一对共用数据线，其通过MOS晶体管与成对的位线相连，其中成对的位线与所述静态型RAM的存储单元的数据相连；一对发射极端与所述数据线相连的双极晶体管；第一电源，其通过电阻与作为所述读出放大器的信号输出端的所述双极晶体管的集电极端相连；第二电源；其与所述双极晶体管的基极端相连；及一对与所述双极晶体管的发射极端相连用于正常地向所述读出放大器提供电流的电阻元件。2.根据权利要求1所述的电流检测型的读出放大器，其特征在于还包含一电位稳定电路，其与用于所述存储单元的所述成对位线的每一个相连；还包括一对双极晶体管，其发射极端与所述位线相连，而基极端与控制电路相连，而所述双极晶体管的集电极端与第三电源相连，由此，当与位线连的存储单元未被选择时，所述双极晶体管的所述基极端的基极电位被确定从而等于所述数据线的电位。3.根据权利要求1所述的电流检测型的读出放大器，其特征在于还包含一电位稳定电路，其与用于存储单元的所述成对位线的每一个相连；还包括一对双极晶体管，其发射极端与所述位线相连，基极端与第一控制电路相连，而所述双极晶体管的集电极端与第三电源相连，所述位线通过所述MOS晶体管被彼此相连而所述MOS晶体管的栅电极与第二控制电路相连，由此，当与一对位线相连的存储单元未被选择时，所述MOS晶体管表现为导通状态使位线具有相等的电位并使...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤政春，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]