Устройство записи и считывания информации для динамического накопителя на однотранзисторных запоминающих элементах

 

СО!ОЗ СОВ(=тСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

isf) С 11 С 7/00 (11 С 1 1/34 Я =с з

1 1»М

Ъ усилителя

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПЛТЕНТНОЕ

ВЕДQMCTHQ СССР. (ГОСПЛТЕНТ СССР) (21) 2393458/ 24 (22) 05.08./6 (46) 23.02.93. Бюл. !1 7 . (72) В.1!. Covoffnffefff«i и !О. В, Минков (56) патент CILIA 1." 3838404, кл. 340-173, опублик. 1974.

"Злектроника, перевод с англ., 1973, 1 " 19, с. 37. (54)(57) УСТРО1!СТВО ЗЛПИСИ И ГЧИТЫВЛ!!ИЛ ИНС)О Р !ЛЦ1!И !!ЛЯ ДИ НЛИИЧ ЕСКОГО

НЛКОПИТЕЛЛ НЛ ОДНОТРЛНЗИСТОРНЫХ ЗЛПО!11!НЛ!О!1ИХ ЗЛЕ!!ЕНТЛХ, содер)кащее диф*еренциальные усилители считываHèë, входы которых соединены с концадля создания, например запоминающих устройств (ЗУ) с произвольной выборкой на однотранзисторных элементах памяти . !заестны устройства записи и считыаа)1ия, применяемые а интегральных

НОП-запоминающих устройствах, содержацих однотранзисторную ячейку памяти и дифференциальный усилитель считыаанил .

На иболеа близ к)1)1 по техни чес кой сущности к изобретению яаляетсл устройство, содержащее динамический накопитель на однотранзисторных запоминаюцих элементах, сбьединен)4ых B строки шинами выборки ll а столбцы числовыми шинами, и устройство запиcII-c«IfòIiBBIIl4ë, содержащее дифференциальные усилители считызанил, к плечам которых подключены 1исловые шины

„.,5U„„727023 А1 ми первых и вторых числовых шин динамического накопителя, начала первых

ЧИСЛОВЫХ fcl1Н ПОДКЛЮЧЕНЫ ЧЕРЕЗ ПЕРаЫЕ ключи выборки к одному выводу буферного усилителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности устройства, в него введены вторые ключи выборки, а буферный усилитель выполнен дифференциальным, причем начала вторых числовых шин подключены через вторые ключи выборки к другому выводу буферного и устройство ввода и вывода, соединенное шиной ввода-вывода с ключами выбора столбцов, посредством которых эта шина подключается к выбранной числовой (столбцовой) шине при запиcL1 l1 считывании информации. В таком устройстве перед обращением к ЗУ шины столбцов подключены к источнику опорного нагряжения, а усилители счи,ыаан;1я отключены AT источника питания и AT общей шины. При обращении сначала числовые шины отключаются от источника предзаряда (опорнсго напряженил), и это напряжение сохраняется на паразитных емкостях шин. После этого к числовым шинам подключаются емкQcTè хранения запоминающиx элеменТоВ путем -,одачи высокого потенциала на шину аысорки (шину строки), сседиIIcI4I4 þ с затворами ключеьых тра нз,1сторса запоминающих элементов и аыбира ел)ую а coAT BBTcT аии с ахс" ными зд (Г !

М С

) ) 727023

В известных устройствах усилители считывания должны находиться в активном состоянии не только в режимах считывания и регенерации, когда используется их высокая чувствительность, но и в режиме записи, в котором данные усилители используются лишь в кацестве элементов передачи

55 ресами дешифратором строк. Хранящиеся B pìêoñòëõ запоминающих элементов, информационные заряды создают на соответствующих числовых шинах изменение потенциала, в то время как на противоположных шинах потенциалы не изменяются. Таким образом, предварительно сбалансированные системы усилителей считывания с цисловы и шинами получают некоторые информационные разбалансы напряжений. В это время усилители считывания подключаются к общей шине и к шине питания, т.е. приводятся в активное состояние. Информационные разбалансы напряжений на числовых шинах создают определенные направления опрокидывания усилителей считывания в устойчивое состояние за счет наличия в них триггерных обратных связей. После установления устойцивого состояния усилителей сцитывания информация в элементах, находящихся в выбранной строке, частично . разрушенная из-за паразитных утечек, Я5 оказывается восстановленной. Далее к одной из числовых шин выбранного столбца через ключ выбора столбцов, управляемый дешифратором столбцов, подключается шина ввода-вывода, сое- gg диненная со входом устройства вывода и с выходом устройства ввода. Таким образом, происходят регенерации информации в запоминающих элементах выбранной строки и вывод информации из.запоминающего элемента выбранного столбца. При записи к уже упоминавшейся шине авода-вывода подводится с выхода устройства ввода записываемое напрлжение "0" или "1". Зто напряжение, поступая на цисловую шину через ао ключ выбора столбца, заряжает емкости запоминающих элементов, находящихся на пересечении с выбранной строкой.

На противоположные относительно усилителя сцитывания цисловые шины сигнал поступает на счет принудительного переключения усилителя сцитывания в нужное состояние, которое происходит под действием записываемого сигнала.

50 информации на дальние от шины ввода— вывода числовые шины. Поскольку ЗУ содержит большое количество усилителеи считывания и включены они все одновременно, их потребление составляет 70-80:; от общего потребления мощности кристаллом ЗУ. Если в режиме считывания — регенерации потребление мощности усилителями сцитыванил явс ляется неизбежным, то в режиме записи это потребп ние неоправдано. 1<роме того, при записи информации в элементы памяти, находящиеся на дальних числовых шинах, усилители считывания являются звеньями дополнительной задер>нки, цто ограничивает быстродействие ЗУ.

Цель изобретения — повышение быстродействия и уменьшение потребляемой мощности устройства.

Зто достигается тем, цто в устройство записи и считывания информации для динамического накопителя на однотранзисторных запоминающих элементах, содержащее дифференциальные усилители считывания, входы которых соединены с концами первых и вторых цисловых шин динамического накопителя, начала первых числовых шин подключены через первые ключи выборки к одному выводу буферного усилителя, введены вторые ключи выборки, а буферный усилитель выполнен дифференциальным. Начала вторых числовых шин подклюцены через вторые клюци выборки к другому выводу буферного усилителя.

Дешифратор столбцов, управляющий этими ключами, мо>нет быть расположен между цисловыми шинами. Так как шины ввода-вывода подключены к входам и выходам буферного усилителл, выполненного по симметричной схеме (при этом буферный усилитель имеет непосредственный доступ к обеим числовым шинам каждого столбца), отпадает необходимость поддерживать усилители сцитывания в активном состоянии в режиме записи, В этом режиме усилители считывания отклюцаются QT общей шины и от истоцника питания, а запись производится путем подачи парафазного сигнала с буферного усилителл непосредстзенно на обе цисловые шины церез ключи выборки столбца.

На фиг,1 приведена принципиальнал схема;, на фиг.2: — временные диаграммы устройства.

727023

"о и) <; + С и Х t0

Устройство содержит однотранзисторные запоминающие элементы 1, шину Z выборки, выбранную строку 3 мат-, рицы памяти (накопителл), числовые шины 1, выбранный столбец 5 матрицы

5 памяти (накопителл), усилители 6 считывания, буферный усилитель 7, шины

8 ввода-вывода, ключи 9 выборки, дешифратор 10 строк, дешифратор 11 столбцов и транзисторы 12 предзаряда числовых шин.

Управляющие сигналы СЕ Ф1, Ф2 и

Ф3 вырабатываются схемой управления кристалла ЗУ (на чертежах не показана) .

Перед обращением (интервал времени до момента „) все шины 4 через . открытые транзисторы 12 подключены к опорному напрлжению Е„величина которого выбрана средней между уровнями

"0 и "1 . В это время ключевые транзисторы элементов закрыты, а усилители считывания 6 находятся в неак25 тивном состоянии, так как они отключены от обц|ей шины и их нагрузочные транзисторы закрыты (Ф2 = О). В момент времени t< транзисторы 12 закрываются, и напряжение предзарлда Е сохраняется на паразитных емкостлх

С „ шин 4. После некоторой задержки, необходимой для срабатывания дешифратора 10 строк, подается сигнал Ф „ на шину 2 выборки выбранной строки 3. В результате через открытые ключевые д5 транзисторы элементов 1 ко всем шинам 4, находящимся на пересечении с выбранной строкой 3, подключаются емкости хранения элементов 1. Эти емкости были заряжены до информационных 40 потенциалов "0" или "1" при предыду" щем обрацении к этой же строке. При подключении емкостей храненил к шинам 4 происходит перераспределение заряда между емкостлми хранения и па- 45 разитными емкостями С< шин 4. Так как шины 4 быги предзаряжены на опорный потенциал Е, средний между потенциалами "0 и !", записанными в емкос" тлх храненил, то указанное перерас- «50 пределение зарядов сопровождаетсл некоторым изменением потенциалов на шинах 4 верхней. по схеме половины накопителл.

Знак этого изменения определяется 55 длл ка>идой шины 4 знаком информации на подклад еннcй емкости элеменTà 1 (0 или 1"), а величина этого изменения равна: гд II!7 — абсолютная вели чина изменения напряжения (логического перепада) на выбранных шинах 4, 7 — информационный потенциал на и емкости хранения в момент подключения ее к шине 4; емкость хранения элемента 1;

С и - паразитная емкость шины !

Для ЗУ объемом памяти 4096 бит тиСх пичная величина --------- составляет

Сп+ Сх

6 + 10, à gV 200-300 мВ. В момент времени t сигналом ф включаются усилители 6 считывания, представляющие собо" триггеры. Так как к шинам

4 нижней по схеме половины накопителя элементы 1 не подключены, то на них осталось напряжение предзаряда Е

Таким образом, в момент включения усилителей считывания 6 на их плечах действуют логические перепады «+LV, заставляющие эти усилители опрокинуться в одно из двух устойчивых состояний, определяемых для каждого усилителя знаком логического перепада (разбаланса) на каждой данной паре шин 4. После установления состояния усилителей 6 считывания на шинах 4 устанавливаются полные напряжения

"0" и "1", а поскольку ключевые транзисторы элементов 1 остаются открытыми (сигнал Ф< имеет высокий потенциал), до этих напряжений заряжаются емкости хранения элементов 1 выбранной строки 3, успевшие частично раз" рядиться за время между двумя обращениями к данной строке. На этом заканчивается первая стадия рабочего цикла - стадия регенерации, которая в устройстве происходит так же, как s известном. При считывании включают" ся одновременно два ключа 9 выборки столбцов (момент времени „.), которые подключа:от обе шины 4 выбранного столбца 5 к двум симметричным шинам 8 взода-вывода. По этим шинам считываемый парафазный сигнал поступает на вход усилителя 7, имеющего симметричные входы и выходы. В этот же момент времени („,) сигнал Ф сбрась1вается на нулевой потенциал, отключая усилители 6 считывания от общей шины и от ист чн,:ка питания Е.. При записи паC

Ра,-.а знай си гнал с выхода усилителя 7

7 727023 Я поступает на обе шины 4 выбранного время включенного состоянил усилитестолбца 5 и записывается в элементы лей считывания 6 (длительность сигна— выбранной строки 3. Записываемый ла Ф ) может равняться их coGcTDpH сигнал при этом минует тракт усилите- ному времени установления.

5 ля 6 считывания, поэтому нет необхо- Мощность потребления снижаетсл для димости поддерживать усилитель в ак- ЗУ емкостью 4096-16384 бит в 2-3 ративном состоянии. Установление исход- за. Это дает значительное уменьь:ение ных состояний управляющих сигналов в перегрева кристалла в режиме максиконце рабочего периода происходит в 1п мального быстродействия, что улучшаследующем порядке: сначала сбрасыва- ет эксплуатационные параметры и нается на нулевой потенциал сигнал Ф дежност ь устрой ст ва, а та кже поз воляшины 2 выборки (момент t>), а затем ет расширить рабочий диапазон темпеустанавливаются исходные состояния ратур. Исключение усилителя считывасигналов СЕ и h .,На приведенной вре- 1 ния из тракта записи повышает быстроь. менной диаграмме можно видеть, что действие устройства. о сс

ы,х

i т1 t c, zs сд

Pvz. S

@uz. 2

Составитель

Техред М.Моргентал

Редактор Л.Письман (орректор Л. Пилипенко

Заказ 1098 Тираж Подписное

ВНИИПО Госуларственного комитета по изобретениям и открытиям при Г!(НТ СССР

113035, Москва, 1 -35, Раушс.<ал наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г„ Ужгород, ул„ Гагарина, 101