DE2422136A1 - Speicherschaltung mit einzeltransistorspeicherzellen - Google Patents
Speicherschaltung mit einzeltransistorspeicherzellenInfo
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Description
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dipping. Franz werdermann 2COO Hamburg 36 L7 5 74
Patentanwalt Neuer Wall 1O* HAMBURG 13 >-<· 3· '*
Telefon 34 00 5eMNOCENriASTRASSE30
TELEFON 4521 39
N. 74 028
National Semiconductor Corp. Santa Clara, Kalif.,V.St.A,
Speicherschaltung mit Einzeltransistorspeicher
eil en.
Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden US-Anmeldung --Serial-No 385,4
vom 3, A LLj u tf 1973 in Anspruch genommen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speicherschaltung mit Einzeltransistor-Speicherzellen.
Bisher wurden Speicheranordnungen gebaut, bei denen der
Speicher eine Matrix elektrischer Vielfachleitungen für die Zeilen und Spalten mit einer Vielzahl von Einzeltransistor-Speicherzellen
umfaßte, die mit jeder der Vielfachleitungen der Speicherzeilen verbunden waren. Jede Speicherzeile
umfaßte eine Reihenschaltung aus einem MOS-Transistor und einem Speicherkondensator. Die Gate-Elektrode des
MOS-Transistors war an die entsprechende Vielfachleitung für
die Spalte der Adressierraatrix angeschlossen, und die Source-
und die Drain-Elektrode waren zwischen einem Belag des Speicherkondensators und der Vielfachleitung der Speicherzeile
angeschlossen. Eine bistabile Ausleseschaltung war in
1
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der Mitte der Vielfachleitung , zwischen den einander gegenüberliegenden
Hälften, angeschlossen. Eine HilfsSpeicherzelle war an die einander entsprechenden Hälften einer jeden der
Vielfachleitungen der Speicherzeilen angeschlossen. Eine derartige vorbekannte Schaltung ist beschrieben in einem
Artikel mit dem Titel " Storage Array and Sense/Refresh Circuit for Single Transistor· Memory Cells", der in der Zusammenfassung
von Fachartikeln anläßlich der Internationalen Konf eren».'.über Festkörperschaltkreise , I.E.E.E. , Mittwoch,
den 16. Februar 1972, auf den Seiten 56 und 57 erschienen ist.
Bie Speicherkondensatoren der HilfsSpeicherzellen hatten einen
Kapazitätswert, der gleich dem Kapazitätswert der Speicherzellen war, und die HilfsSpeicherzellen wurden anfangs auf ein
Potential aufgeladen, das in der Mitte zwischen den logischen Spannungswerten "1" und 11O" lag, die zur Speicherung der logischen
Zustände "1",bzw. "0" in jeder Speicherzelle verwendet
wurden.
Um eine Speicherzelle auszulesen, wurden beide Hälften der
Vielfachleitung der Speicherzeile anfangs bis zu einem vorbestimmten
Spannungswert aufgeladen. Zu der HilfsSpeicherzelle auf dem der auszulesenden Speicherzelle gegenüberliegenden
Zweig der Vielfachleitung der Speicherzeile erfolgte ein Zugriff,
um zu bewirken, daß diese ihre Ladung mit der verteilten Kapazität auf dem Zweig der Vielfachleitung der Hilfsspeicherzeile
teilt, und ihr Potential sich somit um einen Wert/^V1
ändert, der gleich der Hälfte der maximalen Spannungsdifferenz ist, die beim Auslesen einer Speicherzelle erzeugt werden
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soll, die auf den logischen Spannungswert "1" oder "0" auf der gegenüberliegenden Seite der Vielfachleitung des Speichers
aufgeladen worden ist. Die auszulesende Speicherzelle wurde ebenfalls angesteuert, um zu bewirken, daß der Speicherkondensator
seine Ladung mit der verteilten Kapazität auf der Seite der betreffenden Vielfachleitung der Speicherzeile teilt und
sein Potential um einen Wert ändert, der anzeigt, ob der logische Spannungswert 1M*1 oder "0" in der angesteuerten Speicherzelle
gespeichert worden ist. Die bistabile Auslesestufe wurde angeschaltet, um den logischen Zustand der angesteuerten Speicherzelle
abzutasten und durch die Feststellung auszulesen, ob die Speicherzellenseite der Vielfachleitung ein Potential aufwies,
das höher oder niedriger war als das Potential auf der Hilfsspeicherzellenseite
der Vielfachleitung.
Das Problem der vorbekannten Speicherschaltung lag darin, daß ein drittes Bezugspotential erzeugt werden mußte, um in der
HilfsSpeicherzelle gespeichert zu werden. Spannungen werden vorzugsweise auf dem Halbleiterplättchen der integrierten
Schaltung, die die Speichervorrichtung bildet, erzeugt. Daher war die vorbekannte Speichervorrichtung kompliziert wegen der
Forderung nach Erzeugung einer dritten Bezugsspannung zwischen den Bezugsspannungen für "1" und M0M. Diese dritte Bezugsspannung ändert sich mit Schwankungen beim Herstellungsverfahren,
d.h. Streuungen der Kenndaten der Transistoren, die in der integrierten Schaltung ausgebildet sind, und die zur Erzeugung
der dritten Bezugsspannung verwendete Schaltungsanordnung beansprucht zusätzliche Leistung.
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Daher wird gewünscht, eine Speicherschaltung mit Einzeltransistor-Speicherzellen
zu erhalten, wo die Forderung nach einer dritten Bezugsspannung entfällt.
Grundsätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Speicherschaltung zu schaffen, die Speicherzellen
mit Einzeltransistoren aufweist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die erfindungsgemäße
Speicherschaltung dadurch gekennzeichnet, daß die Vielfachleitung einer Speicherzeile eine Anordnung von Einzeltransistor-Speicherzellen
aufweist, die mit der Vielfachleitung verbunden sind, daß jeweils einzelne dieser Speicherzellen einen
Speicherkondensator zur Speicherung der Bezugspotentiale umfassen, die die zu speichernden Daten darstellen, ferner
ein Einzeltransistor, der in Reihe mit dem Speicherkondensator
und der Vielfachleitung der Speicherzeilen geschaltet ist und die Auf- und Entladung des Speicherkondensators steuert, und
zwar in Abhängigkeit von dem auf die Transistoren erfolgenden Zugriff, daß eine Adressiervorrichtung zum Zugriff zu den ausgewählten
Transistoren der vorgenannten Speicherzellenanordnung
die Auslesung des elektrischen Zustandes der unter Zugriff
Steheenden Speicherzellen gestattet, die mit der Vielfachleitung der Speicherzeile verbunden sind, daß eine Vielfachleitung der
Hilfsspeicherzeile vorgesehen ist, die zumindest eine mit ihr verbundene Hilsspeicherzelle aufweist, daß die HilfsSpeicherzelle
einen Hilfsspeicherkondensator zur Speicherung einer Hilfsbezugsspannung und einen Hilfs-Auslesetransistor aufweist, der mit dem
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Hilfsspeicherkondensator und der Vielfachleitung der Hilfsspeicherzeile
elektrisch verbunden ist und die Auf- und Entladung des Hilf ssp eich erkonjdensators an der Vielfachleitung
der HilfsSpeicherzelle in Abhängigkeit von dem Zugriff auf den
Hilfsauslesetransistor steuert, .daß ein Ausleseverstärker
zwischen der Vielfachleitung der Hilfsspeicherzeile und der Vielfachleitung der Speicherzeile angeschlossen ist und den
elektrischen Zustand der unter Zugriff stehenden Speicherzellen feststellt, und daß die entsprechenden Hilfsspeicherkondensatoren
einen Kapazitätswert aufweisen, der wesentlich niedriger als der Kapazitätswert der entsprechenden Speicherkondensatoren
der Speicherzellen ist.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Kapazitätswert des Hilfsspeicherkondensators der Hilfsspeicherzelle
annähernd gleich der Hälfte des Kapazitätswertes des Speicherkondensators der Speicherzelle. Die HilfsSpeicherzelle
wird bis auf ein Potential aufgeladen, das dem logischen Spannungswert 1MM- oder 11O" des Speichers entspricht, dadurch
wird das Potential der unter Zugriff stehenden HilfsSpeicherzelle
auf der Seite der Vielfachleitung der letzteren Speicherzeile auf einen Wert festgelegt, der annähernd in der Mitte
zwischen den Potentialen der logischen Zustände H0" und "1H.
liegt, wie sie auf der Speicherseite der Vielfachleitung der Speicherzeile abgegriffen werden.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Es zeigen ι
■ - 5 -
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-α-
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer Speicherzelle
mit Einzeltransistor nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Spannungsverlaufs
zur Veranschaulichung der Potentialänderungen auf der Seite· des Hilfsspeichers und auf der
Seite des Speichers der Vielfachleitung nach
Fig. 1,
Fig. 5 ein dem Schaltbild nach Fig. 1 ähnliches
Schaltbild, zur Darstellung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Auslese- und Regenerierkreises,
Fig. 4- ein Diagram» zur Darstellung, des zeitlichen
Spannungsverlaufs der Schaltung.nach Fig. 3,
Fig. 5 ein Schaltbild, das dem Schaltbild nach
Fig. 3 ähnelt und eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auslese- und
Regenerierkreises darstellt, und
. 6 ein Diagramm zur Darstellung des zeitliehen
Spannungsverlaufs der Schaltung nach Fig. 5.
Ks wird auf Fig. 1 bezuggenommen, wo ein Speicher mit direktem Zugriff dargestellt ist, der weitgehend vereinfacht
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worden ist zum Zweck der Erläuterung und der die Merkmale
der vorliegenden Erfindung umfaßt. Die Schaltung schließt
eine Speicherzeller mit Einzeltransistor 12 ein, die an eine Speicherzellen-Vielfachleitung 13 angeschlossen ist,
sowie eine HilfsSpeicherzelle 14, die an eine Hilfsspeicher-Vieifaehleitung
15 angeschlossen ist. Ein Ausleseverstärker 16, beispieleweise ein bistabil arbeitender
Verstärker ist zwischen der Speicherzellen-Vielfachleitung 13 und der Hilfsspeicherzellen-Vielfachleitung
15 zur feststellung des Vorzeichens der Spannungsdifferenz
zwischen beiden angeschlossen· Die Speicherzellen-Vielfachleitung 13 und di· Hilfespeicherzellen-Vielfachleitung
15 umfassen jeweils verteilte Kapazitäten 0D,
die ersatzweise als Kondensatoren 17 dargestellt sind.
Die Speicherzelle 12 schließt einen Speioherkondensator
mit einem Kapazitätswert Og ■ 0,18 pF «in, der in Reih«
mit der Drain- und der Source-Blektrod· eines MOS-Transistors
19 geschaltet ist, der mittels der Si-Gate-Elektrode
21 gesteuert wird, die an ein· entsprechend· Leitung aus den Adressierleitungen 22 einer Adreesiermatrix angeschlossen
ist. Ein Belag des Speicherkondensators 18 ist
an eine Spannungsquell· angeschlossen, die Spannungsimpulse oder eine feste Spannung abgibt, entsprechend der Bauweise
des Kondensators, von der Versorgungsspannung V*_ oder
Massepotential aus (Stromversorgung des Substrats), und der andere Belag des Kondensators 18 ist über den MOS-Transistor
19 an die Speicherzellen-Vielfachleitung 13 angeschlossen.
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Die HilfsSpeicherzelle 14· umfaßt einen Hilfsspeicherkondensator
23, der einen Kapazitätswert aufweist, der wesentlich geringer als der Kapazitätswert des Speicherkondensators 18 ist,
nämlich Cg/2 » 0,09 pP. Der Hilfsspeicherkondensator 23 liegt
in Reihe mit einem MOS-Transistor desselben Typs und derselben Formgebung wie Transistor 19. Ein Belag des Hilfsspeicherkondensators
23 ist an eine Spannungsquelle angeschlossen, die Spannungsimpulse oder eine feste Spannung abgibt, entsprechend der Bauweise
des Kondensators, von der Versorgungsspannung Vp« oder
vom Massepotential aus (Stromversorgung des Substrats), und der andere Belag ist über den Transistor 24- an die Hilfsspeicherzellen-Vielfachleitung
15 angeschlossen. Die Si-Gate-Elektrode
25 des Transistors 24- ist mit einer Hilfsspeicher-Ädressierleitung
26 verbunden. Ein Hilfsspeicher-Aufladetransistor 27 ist
zwischen einem Belag des Hilfsspeicherkondensators 23 und einer
Bezugsspannungsquelle VßS angeschlossen. Die Gate-Elektrode
zur Steuerung des Hilfsspeicher^Aufladetransistors 2? ist an
eine Adressierleitung 29 zur Aufladung der HilfsSpeicherzelle angeschlossen.
MOS-Transistoren 31 verbinden die Speicherzellen-Vielfachleitung
13 und die Hilfsspeicherzellen-Vielfachleitung 15 mit
einer Spannungsquelle für das Potential V^ der Drainelektroden.
Die Gate-Elektroden 32 der entsprechenden Transistoren 31 sind mit den Adressierleitungen 33, bzw. 34-, verbunden.
Ein anderer MOS-Transistor 35 ist in der Schaltung
zwischen der Spannungsquelle für die Source-Elektroden Vaa
SS
und der Speicherzellen-Vielfachleitung 13 eingeschaltet.
Die Gate-Elektrode 36 des letztgenannten Transistors 35
8
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ist mit einer Adressier!eiturig 37 verbunden. Ein Äusleseimjbüis
38 Üegt aiii Eingang des Äusleseverstärkers 16, um
denselben auszulesen. Der ÄüsieseVerstärker 16 weist eine
Änschiüßkiemme 39 zur Ausiesurig des elektrischen Signals
entsprechend dem logischen Zustand der in der unter Zügriff stehenden SpeichereeÜe" 12 gespeicherten Information auf·
im Betrieb wird der elektrische Wert für 11I" oder "Ö11
in dem Speicherköridenäätor 18 der Speicherzelle'12 dadurch
gespeichertj daß entweder der Transistor 31 oder
der Transistor 35 adressiert werdenj um die Speicherzellen-Vielfach
leitung 13 an die entsprechende Spannungsquelle,
VOD^ bziii. VSS zu schalten, wobei gleichzeitig der Speioherzeiieh-Steüertränsistör
19 derart adressiert wird, daß exile Bezugsspanriurig deö Wertes ul M oder 11O" in dem
Kondensator 18 der Speicherzelle 12 gespeichert wird,
äie Spannung V^ stelle den logischen Zustand 11IM, und
die Spannung Veä dien logischen Zustand "0" dar.
tier Hilfsspeicher-jÄuflädetränsistor 2? wird in ähnlicher
Weise zwecks Aufladung des Hilfsspeicherkondensators 23
auf dii Bezugsspähhung Vgg der Drain-Elektroden aufgeladen,
dieser Spannungswert stellt den elektrischen Wert für 11O* dar. Sowohl die Speicherzellen-Vielfachleitung
13, als auch die Hilfsspeicherzellen-Vielfäohleitung 15
werden vorher gleichermaßen auf den elektrischen Wert für "5" dadurch aufgeladen, daß beide Transistoren 31 aufgesteuert werden. Somit sind beide Vielfachleitungen, 13
509808/0968 ORKSfNAt INSPECTED
und 15, auf dasselbe Potential, nämlich. V^ - "V5,, wie in
Fig. 2 gezeigt, aufgeladen.
Der Zugriff auf die Speicherzelle 12 und die Hilfsspeicherzeile
14 erfolgt durch Spannungszuführung auf den Adressierlei
tuhgen 22, bzw. 26, um zu bewirken, daß die auf dem Speicherkondensator 18 und dem Hilfsspeicherkondensator
gespeicherten Ladungen sich über die verteilten Kapazitäten der entsprechenden Speicherzellen-und Hilfsspeicherzellen-Vielfachleitungen
13, bzw. 15, verteilen. Wenn die Speicherzelle 12 den elektrischen Wert für "1M speichert, bleibt
das Potential auf der Speicherzellen-Vielfachleitung 13
etwa gleich dem Wert Vtj-q - V™, wie durch Kürvenverlauf 41
in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn die Speicherzelle 12 den elektrischen Wert für "0" speichert, sinkt das Potential
an der Speicherzeilen-Vielfachleitung 13 auf einen geringfügig
niedrigeren Wert ab, wie Kurvenverlauf 42 in Fig. 2 zeigt, und zwar infolge-der Eädungsaufteilung zwischen
der verteilten Kapazität C*, der Speicherzellen-Vielfächleitung
13 und des Kapazitätswertes Cg der Speicherzelle.
Auf der Hilfsspeicherzellen-Vielfaohleitung 15 war der
Hilfsspeicherkondensator 23 anfangs auf den elektrischen Wert für "O* aufgeladen worden, und da der Kapazitätswert
des Hilfsspeicherkondensators 23 nur.di· Hälfte des Kapazitätswertes
des Speicherkondensatore 18 beträgt, fällt
die Spannung an der Hilfsspeicherzellen-Vielfachleitung 15 bei Zugriff auf die HilfsSpeicherzelle auf'einen Wert
ab, wie er durch Kurvenverlauf 43 dargestellt ist, der in
der Mitte zwischen den elektrischen Werten für "1H und
509808/0968 ORIQfNAL INSPECTED
für "O" liegt, wie sie an der Speicherz'elien-Vielfachleitung
13 abgeleitet werden. Dies ist eine Optimalbedingung zur
Auslesung des elektrischen Wertes für M1" oder für "O" auf
der Speich'erzellen-Vielfachleitung 13·
Der elektrische Zustand der Speicherzelle wird sodann ausgelesen durch Ansteuerung des Ausleseverstärkers 16 mit
dem Ausleseimpuls über die Ausleseimpulsleitung 38, die
dann dazu dient, festzustellen, ob das Potential auf der
Speicherzellen-Vielfachleitung I3 oberhalb oder unterhalb
des Potentials auf der Hilfsspeicherzellen-Vielfachleitung
15 liegt. Wenn der Ausleseverstärker 16 feststellt, daß das Potential auf der Speicherzellen-Vielfachleitung 13
oberhalb des Potentials der Hilfsspeicherzellen-Vielfachleitung
13 liegt, zeigt das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme
39 öLes Ausleseverstärkers 16 den elektrischen Wert für "0Man.
Gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik liegt der Vorteil der erfindungsgemäßen Einzeltransistor-Speicherschaltung
mit Regenerierung nach der Auslesung darin, daß ein elektrisches Potential entsprechend dem logischen Zustand
11O" und als Potential der Source-Elektroden dienend,
nämlich Vgs, als Bezugspotential für die Aufladung des
Hilfsspeicherkondensators 23 der Hilfsspeichereell· 14
verwendet wird, wodurch die Notwendigkeit entfällt, eine
Soannurigsquelle für einen mittleren Spannungswert für die
Aufschaltung auf den Hilfsspeicherkondensator 23 der Hilfsspeicherzelle
vorzusehen. Ein weiterer Vorteil, bedingt
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durch den Wegfall einer dritten, getrennten Spannungsquelle,
liegt darin darin, daß derartige Spannungsquellen verhältnismäßig kompliziert aufgebaut sind, zusätzliche Leistung verbrauchen,
und daß die Daten derartiger Bezugsspannungsquellen schwierig bei herkömmlichen Herstellungsverfahren einzuhalten
sind. Es wird festgestellt, .daß sich das Bezugspotential mit Streuungen des Verstärkungsfaktors der Transistoren, u.a.,
ändert. Die Einhaltung von Kapazitätswerten beim Herstellungsverfahren, wie erforderlich, um den Hilfsspeicherkondensator
für die HilfsSpeicherzelle zu erhalten, wobei der Kapazitätswert die Hälfte des Wertes der Speicherkondensatoren der Speicherzelle
beträgt, ist ein Parameter, der einfacher einzuhalten ist als die Einhaltung eines erzeugten, dritten Bezugsspannungswerts.
Es wird auf Fig. 5 bezuggenommen, wo eine der Schaltung nach
Pig, 1 gleichwertige Schaltung dargestellt ist, jedoch mit
weiteren Einzelheiten und für eine andere Ausführungsform des Ausleseverstärkers zu« Auslesen und Regenerieren mit weiteren
Einzelheiten. Dieser Ausleseverstärker 161 verbindet gleichzeitig wirkende Auslese- und Regenerierfunktionen. Außerdem
ist die Schaltung derart abgeändert worden, daß die Vielfachleitung
für die Speicherzeile eine gemeinsame Zeilenvielfaehleitung
45 ait άβη Hilfs Speicherzeil en 14,14· auf gegenüberliegenden
Seiten in bezug auf den Ausleseverstärker 16' geworden
ist, und wobei eine Vielzahl von Speicherzellen 12,12·, mit der gemeinsamen Zeilenvielfachleitung 45 an den einander
entgegengesetzten Enden derselben verbunden sind und außen liegen gegenüber den HilfsSpeicherzellen 14,14·. Bei einer
12
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.ta. ' '■ ■■'
typischen Speicherausführung würde es beispielsweise 32
Speicherzellen geben, wobei eine Hälfte dieser Speicherzellen 12 auf der linken Seite der Vielfach leitung 45 und die andere
Hälfte der Speicherzellen 12' auf der rechten Seite der Vielfachleitung
45 liegen würde.
Bei dem regenerierenden Ausleseverstärker 16' sind jeweils
ein erster und ein zweiter Transistor 46, 47, als ein bistabil arbeitendes Differentialverstärker-Transistorpaar geschaltet,
dabei ist die Gate-Elektrode des linken Transistors 46 an die
rechte Seite der Vielfachleitung 45 angeschlossen, und die
Gate-Elektrode des rechten Transistors 47 an die linke Seite der Vielfachleitung 45. Ein MOS-Transistor 48 überbrückt die
Mitte der Vielfachleitung 45, um eine steuerbare Verbindung der linken.und der rechten Seite dieser letzteren zu schaffen·
Einander, gegenüberliegende Seiten der Zeilen-Vielfachleitung
können mit der Spannungsquelle für das Potential V-- der Drain-Elektroden über entsprechend· Transistoren 49 und 51 verbunden
werden, deren Gate-Elektroden als Bingangsklemme 52 für den
Ausieseimpuls miteinander verbunden sind. Außerdem ist der
Punkt X an die Source-ELektroden der MOS-Transistoren 46 und
angeschlossen, die zusammen an das Potential V^g der ßource-Elektroden über einen MOS-Transistor 33 angeschaltet sind,
dessen Gate-Elektrode 54 an die Ausleseimpulsleitung ange schlossen ist* Außerdem ist die Taktimpuls-Leitung 55 mit der
Gate-Elektrode des mittleren Transistors 48 verbunden. Der
zeitliche Spannungsverlauf an der Schaltung nach fig. 3 ist in
Fig. 4 dargestellt,
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Ira Betrieb, wenn beide Hälften der Vielfachleitung 45 vorher
auf das Potential V-p-p-V^ durch Auf tastung der Transistoren
49 und 51 über die Anschlußklemme 52 angehoben worden sind,
lädt sich der Knotenpunkt X auf den Wert VDD - 2VT über die
Transistoren 46 und 47 auf· Wenn der Zugriff zu der auszulesenden Speicherzelle 12 und der HilfsSpeicherzelle 14 auf der
anderen Seite erfolgt, nehmen beide Hälften der Zeile Spannungswerte an , wie sie zuvor in Pig· 2 angegeben worden waren.
Da der Knotenpunkt X auf dem Wert "VjjD-2V« verbleibt, werden
die Transistoren 46 und 47 gesperrt. Dann wird das Potential auf der Ausleseimpulsleitung langsam bis auf VDD angehoben.
Während die Spannung auf der Ausleseiapulsleitung langsam
steigt, werden die Transistoren 49 und 51 nicht leitend, und lediglich Transistor 53 wird leitend· Aa Knotenpunkt X findet
eine langsame Entladung statt, bis entweder Transistor 46 oder
Transistor 47 leitend wird, in Abhängigkeit davon, welcher der beiden die höhere Spannung an der Gate-XLektrode aufweist. Die
jeweilige Spannung an der Gate-H ektrode dieser beiden Transistoren wird an den einander gegenüberliegenden Seiten der Zeilenviel* ach leitung gewonnen. Diese AnorijMÜif dient nur Verstärkung der flpannungsdifferens «wischen beiden Seiten der Zeilenvielfachleitung 45, weil der Transistor, 4er die niedrigere
Spannung an der Gate-Ilektrode aufweist, niemals leitend wird,
und die Seite der Zeienvielfachleittine 45 «it der niedrigeren
Anfangsepannung wird von den leitenden Transistor entladen.
Wenn die Ausleseiapulsleitung eine ausreichend hohe Spannung
erreicht, kippt der Aueleeeverstärker 16» um und verstärkt
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,-IS.
dadurch den Spannungsunterschied zwischen den einander gegenüberliegenden
Hälften der Vielfachleitung 45 noch mehr. Durch
das Pesthalten der Ausleseirapulsleitung auf dem Potential V^
für eine gewisse Zeitdauer regeneriert man den Inhalt der Speicherzelle infolge des Kippvorgangs des Ausleseverstärkers,
so daß die Seite der Zeilenvielfachleitung 45, die mit unter Zugriff stehenden Speicherzellen verbunden ist, sich bis auf
den ursprünglich im Kondensator Og gespeicherten, logischen
Zustand auflädt .oder entlädt·
Wenn der Abfall des Spannung everlaufis am Knotenpunkt X
langsam erfolgt, wird ter Ausles«verstärker 161 in den richtigen
Endzustand kippen, unabhägig von größeren Streuungen in den Abmessungen und den Leitwerten der Transistoren 46,47,4-9
und 51· Insbesondere fällt die Spannung am Knotenpunkt X
langsam genug, so daß der Spannungsunterschied zwischen der sich,
entladenden Vielfachleitung 45 und dem Knotenpunkt X nie größer
ist als der Spannungsschwellwert zum Leitendwerden der nicht leitenden Transistoren 46 oder 47» um zu vermeiden, daß diese
leiten. Wenn die nicht leitenden Transistoren leitend werden, wird die Regenerierung entweder im Hinblick auf die Spannungshöhe oder die Zykluszeit verschlechtert, linfcige Anforderung iet,
daß der Spannungsunterschied zwischen den einander gegenüberliegenden Hälften der Zeilenvielfachleitung 45 größer als der
Unterschied in den Spannungsschwellwerten zu» Leitendwerden der Transistoren 46 und 47 ist.
- 15 -
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Gegensatz zu dem vorbekannten Ausleseverstärker, wie er als Beispiel in dem eingangs zitierten Artikel aus der
I.E.E.E.-Konferenz dargestellt ist, liegt der Vorteil des
erfindungsgemäßen, regenerierenden Ausleseverstärkers 16' in der Schaltung nach Fig. 3 darin, daß durch einen langsamen
Abfall des Verlaufs der Spannung am Knotenpunkt X die Fähigkeit
des Ausleseverstärkers, geringe Spannungsunterschiede festzustellen und zu verstärken, verbessert wird und praktisch unempfindlich
gemacht wird gegenüber allen größeren Fertigungsstreuungen, mit Ausnahme der Fehlanpassung der Spannungsschwellwerte
für das Leitendwerden, wobei diese Fehler normalerweise sehr gering sind.
Es wird Jetzt auf Fig. 5 und Fig. 6 bezuggenominen, wo eine andere
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, wobei der regenerierende Ausleseverstärker 16' abgewandelt wurde, um
eine geringere Leistungsaufnahme zu schaffen als bei Anordnungen mit dem Ausleseverstärker nach Fig. 3» und zwar durch Entfernen
der Transistoren 4-9 und 51 und Hinzufügen der Transistoren 61 und 62O Besonders bei der Schaltung nach Fig. 3 tritt der Ausleseimpuls
meist beim Fließen des Stroms zwischen Vgg und V^ über
die Transistoren 49,46 und $3 oder 51, 47 und 53 auf. In der
Schaltung nach Fig. 5 gibt es nie einen geschlossenen Strompfad zwischen V^ und ¥gg. Die Transistoren 61 und 62 werden nicht
benötigt, um die Leistungseinsparungsfunktion zu verwirklichen, sondern sie werden hinzugefügt, um schneller auszulesen. Ganz
speziell.gestatten die Transistoren 61,62 die Trennung der Lesevon
der Regenerierfunktion und verringern dadurch die Abfallzeitbeschränkung am Knotenpunkt X.
xj5 -Patentansprüche -
509808/0968
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHESpeicherschaltung mit Einzeltransistor-Speicherzellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielfaehleitung (13) einer Speicherzeile eine Anordnung von Einzeltransistor-Speicherzellen ( 12,12') aufweist, die mit der Vielfaehleitung (13) verbunden sind, daß jeweils einzelne dieser Speicherzellen (12,12') einen Speicherkondensator (18) zur Speicherung der Bezugspotentiale umfassen, die die zu speichernden Daten darstellen, ferner einen Einzeltransistor (19), der in Reihe mit dem Speicherkondensator (18) und der Vielfaehleitung (13) der Speicherzeilen geschaltet ist und die Auf- und Entladung des Speicherkondensators (18) steuert, und zwar in Abhängigkeit von dem auf die Transistoren (19) erfolgenden Zugriff, daß eine Adressiervorrichtung (22) zum Zugriff zu den ausgewählten Transistoren (19) der vorgenannten Speicherzellenanordnung die Auslesung des elektrischen Zustandes der unter Zugriff stehenden Speicherzellen (12,12') gestattet, die mit der Vielfaehleitung (13) der Speicherzeile verbunden sind, daß eine Vielfaehleitung (15) der Hilfsspeicherzeile vorgesehen ist, die zumindest «ine mit ihr verbundene Hilfsspeicherzelle (14) aufweist, daß die Hilfespeicherzelle (14,14·) einen Hilfsspeicherkqndensator (23),zur Speicherung einer Hilfsbeeugaspannung, und einen Hilfs-Auslesetransistor (24) aufweiet, der mit dem Hilfespeicherkondensator (23) und der Vielfaehleitung (15) der Hilfsspeicherzeile elektrisch verbunden ist und di· Auf- und Entladung des Hilfsspeicherkondensators (23) an der Vielfachleitung (15) der Hilfsspeicherreile in Abhängigkeit- 17 -B09808/0968von dem Zugriff auf den Hilfsauslesetransistor (24)
steuert, daß ein Ausleseverstärker (16,16·) zwischen der
Vielfachleitung (15) der Hilfsspeicherzeile und der Vielfachleitung (13) der Speicherzeile (13) angeschlossen ist und den
elektrischen Zustand der unter Zugriff stehenden Speicherzellen (12,14,12* ,14*) feststellt, und daß die entsprechenden
Hilfsspeicherkondensatoren (23) einen Kapazitätswert aufweisen, der wesentlich niedriger als der Kapazitätswert der entsprechenden Speicherkondensatoren (18) der Speicherzellen (12,12·) ist. - 2. Speicherschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung (27) zur Aufladung der Hilfsspeicherkondsnsatoren (23) auf die Hilfsbezugsspannung umfaßt, unddaß der Kapazitätswert der Hilfsspeicherkortdensatoren (23)
innerhalb eines Bereichs von 20 bis 80 % des Kapazitätswerts
des entsprechenden Speicherkondensator» (18) der Speicherzelle (12,12·) liegt. - 3. Speicherschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbezugsspannung das Potential des elektrisch in
dem SpeicherkondenBfttor (18) der Speicherzellen (12,12*)
gespeicherten logischen Zustande« M1" oder M0M ist. - 4. Speicherschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß di· Hilfsbezugsspannung das Potential des elektrisch in dem Sp tich «kondensator (18) der Speicherzellen (12,12*) gespeicherten logischen Zustandes "0" ist»- 18,-509808/0968
- 5. Speicherschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleseverstärker (16s) ein Paar von Äuslesetransistoren (46,&7) umfaßt, die mit der Vielfachleitung (45> der Speicherund der Hilfsspeicherzeile verbunden sind, und daß die Auslesetransistoren (46,47) zusammen mit dem entsprechenden Zweig der Vielfachleitung (45) als bistabile Schaltung zur Verstärkung des Potentialunterschieds verbunden sind,, der sich zwischen den Zweigen der Vielfachleitung (45) der Speicher .(12,12·.) und der Hilfsspeicher (14,14') entwickelt.
- 6. Speicherschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Aufladung der Hilfsspeicherkondensatoren (23) auf die Hilfsbezugsspannung einen Hilfsaufladetransistor (27) aufweist, der mit dem Belag des Hilfsspeicherkondensators (23), der, elektrisch gesehen, der Vielfachleitung (15) der Hilfsspeicherzeile am nächsten ist, und mit der Quelle (Vgq) der Hilfsbezugsspannung verbunden ist9 und daß eine Vorrichtung (29) zuTi Adressieren von entsprechenden Hilfsspeicherkondensatoren (23) vorgesehen ist, und eine elektrisch leitende Verbindung über den Hilfsaufladetransistor (27) zur Hilfsbezugs- · Spannungsquelle (Vgg) bildet.9e Speicherschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine.Transistorschaltvorrichtung (61,62) umfaßt, die . zwischen den Auslesetransistoren (46,47) und der Vielfachleitung (45) der Hilfsspeicher- und de"" Speicherzeile angeschlossen ist und die Trennung der Auslese- von der Regenerierungsfunktion der Sneicherschaltung ermöglicht»- 19 -509808/096 8 ORIGINAL INSPECTED
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US38548473A | 1973-08-03 | 1973-08-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=23521563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19742422136 Pending DE2422136A1 (de) | 1973-08-03 | 1974-05-08 | Speicherschaltung mit einzeltransistorspeicherzellen |
Country Status (3)
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-
1974
- 1974-04-09 JP JP49039552A patent/JPS5040246A/ja active Pending
- 1974-04-26 FR FR7414565A patent/FR2239736A1/fr not_active Withdrawn
- 1974-05-08 DE DE19742422136 patent/DE2422136A1/de active Pending
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Also Published As
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|---|---|
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| JPS5040246A (de) | 1975-04-12 |
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