Ячейка памяти

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сьветских

Социалистических

Республик () 972592 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 090281 (21) 3294501/18-24, с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет

Опубликовано 071182. Бюллетень Ко 41

Дата опубликования описания 07.11.82

51 М К з

G 11 С 11/40

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (331УДК 681.327 ° .ьб|088.8) Г -" -.,1. :

Б.П.Кутовой t - ;. .

1 » о Л И (,: .-;., -» .

Проектно-технологический и научно-исследовательский йн . тиь ут министерства приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР (72) Автор изобретения (71) Заявитель

j 54) ЯЧЕЙКА ПАЖИТИ

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано для построения полупроводни.— ковых оперативных запоминающих уст-., ройств с мальм потреблением мощности в режиме хранения и записи информации и повышенным быстродействием при записи информации.

Известны запоминающие элементы, выполненные на МОП-транзисторах, содержащие триггер и два элемента, состоящих каждый из проходного транзистора, управляемого по затвору.

Парафазные один относительно другого сигналы записи подаются на стоки .проходных транзисторов, выполняющих роль ключей в элементах записи. Такие запоминающие элементы могут быть использованы в полупроводниковых запоминающих устройствах при двухкоординатной записи информации 1 1.

Такие схемы имеют относительно высокое быстродействие, но управление по стоку требует значительной мощности потребления по шинам записи при записи информации, что вызывает. трудности при организации больших массивов памяти из-за необходимости мощных каскадов управления.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является ячейка памяти, выполненная на MOII-транзисторах, содержащая триггер с перекрестными связали, два элемента записи, соединенные с плечами триггера и выполненные каждый на двух ключах. Каждый ключ выполнен на одном транзисторе с управлением по затвору. Оба элемента записи ячейки выполнены симметрично относительно входов триггера.

При записи информации входными сигналами открывается одновременно один из ключей в каждом элементе записи и дополнительно, в зависимости от входных сигналов открывается второй ключ либо в первом элементе записи, либо во втором . Через два последовательно включенных ключа записывается логический нуль либо в левое, либо в правое плечо триггераГ2).

Указанная ячейка памяти с двумя последовательными ключами в элементах записи имеет недостаточно высокое

25 быстродействие, а также требует повышенного напряжения управления ключей.

Это объясняется следующими причинами.

При подаче сигналов "Разрешение записи", один иэ транзисторов, выпол30 няющих роль ключа в элементе записи, 972592, открывается и напряжение на его истоке начинает возрастать, что уменьшает результирующее напряжение эатвористок и, следовательно, увеличивает проходное сопротивление данного ключа. Для того, чтобы сопротивление клю-5 ча мало изменялось, необходимо йода ! ать повышенное напряжение на заторы транзисторов. Кроме того, в данной схеме в каждом цикле записи вклю-чается только один иэ элементов записи и, следовательно, через него перезаряжаются паразитные емкости только одного плеча триггера, а паразитные емкости другого плеча триггера переэаряжаются через высокое сопротивление .нагрузочного транзистора триггера. Это в свою очередь снижает быстродействие ячейки памяти при записи,.

Целью изобретения является повышение быстродействия при записи информации при малой потребляемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что ячейка памяти, выполненная на

МОП-транзисторах, содержащая триггер с перекрестными связями и элементы записи, состоящие каждый из двух ключей и подключенные к плечам триггера, дополнительно содержит инвертор и третьи ключи в каждом элемен- 30 те записи, при этом первый ключ каждо.

ro элемента записи выполнен на первом и втором транзисторах с противоположными типами проводимости, объединенных стоками и истоками и подклю- 3$ ченных к плечу триггера, второй ключ выполнен на и-канальном третьем транзисторе, а третий — на р-канальном четвертом .транзисторе, соединен стоком с общей точкой первого и вто- 4g рого ключа, а стоком с источником питания положительной полярности, выход инвертора,соединен с затворами р-канальных транзисторов первых ключей каждого элемента записи, а 45 вход является одним из входов ячейки памяти.

На чертеже изображена схема предложенной ячейки памяти.

Ячейка памяти содержит триггер 1, две пары последовательно соединенных ключей 2 и 4, инвертора 4, ключи 5 и 6. Первый ключ каждой пары выполнен на двух транзисторах 7« 8, и 7, 8>, а второй - на транзисторе 9,9,третий и четвертый ключи 55 фполнейы на транзисторах 10 и 11.

Триггер 1 ячейки памяти выполнен на транзисторах 12-15, инвертор 4 выполнен на транзисторах 16 и 17, транзисторы 7, 10, 7>, 11,.12< 13> 60

16 — с р-каналом, транзисторы 8

9>, 8>, 9, 14, 15, 17 - с и-каналом.

Запоминающая ячейка работает следующим образом. 65

Если на входах 18 и 19 транзисторов 16 и 17 напряжение логической единицы положительной полярности,,а на входе 20 напряжение логического нуля, то открываются транзисторы

8 и 10 и напряжением логического ну1 ля с инвертора 4 открывается транзистор 7, транзисторы 9 и 11 закрыты. Благодаря выполнению в качестве ключа транзистора 10 с р-каналом и питанием его по истоку обеспечивается низкое сопротивление ключа, а также напряжение на его стоке нарастает во время переходного процесса практически, до величины +E>, что уМеньшает сопротивление ключа на двух транзисторах 7 и 8 . Во время пере- ходного процесса при напряжении в точке 21 ниже порогового напряжения транзистора 7, сопротивление его ка-. нала высокое, но сопротивление канала транзистора 8 низкое, при напряжении в точке 21 выше порогового напряжения транзистора 7 сопротивление его канала уменьшается, а сопротивление канала транзистора 81увеличивается. Такое включение обеспечивает низкое сопротивление ключа при низких и высоких уровнях напряжения в точке 21. Указанное включение двух последовательных ключей на транзисторах 10, 7„ и 8„ обеспечивает низкое сопротивление этих ключей в течение всего переходного процесса при низком питающем напряжении +Е „ и низких напряжениях управления на затворах. то обеспечивает высокое быстродействие при незначительном потреблении мощности как по цепям управления, так и по цепи питания.

При указанных напряжениях на входах 18-20 открывается также ключ на транзисторах 7 и 8, который работает аналогично ключу на транзисторах 7 и 8 и открывается ключ на транзисторе 9 сопротивление которого также остается достаточно низким. в течение всего .переходного процесса благодаря выполнению его на транзисторе с и-каналом и питанием его по стоку.

Таким образом, сопротивление ключей на транзисторах 7, 8 и 9 также остается низким в течение всего переходного процесса, обеспечивая высокое быстродействие при записи. В описанном случае в левое плечо триггера 1 записывается логическая единица, а в правое плечо триггера — ло" гический нуль.

Если на входах ячейки 19 и 20 напряжение логической единицы положительной полярности, а на входе 18 напряжение логического нуля, то открываются ключи на транзисторах 7, 8, 9, 7 р 8, 11 и закрываются ключи на транзисторах 10 и 9>. Элементы эа". писк выполнены симметрично относительно входов триггера, поэтому

972592 работа схемы аналогична описанной с той лишь разницей, что логический нуль записывается в левое плечо триггера, а логическая единица - в правое плечо триггера.

Использование предлагаемых элеl ментов записи отличает ячейку памя:ти от известной, так как увеличивается быстродействие при записи, при низкой потребляемой мощности по цепи управления и питания. В результате увеличивается быстродействие

,обработки информации в вычислительных машинах.

Время записи известных ячеек. памяти на ИОП-транзисторах с двумя ключами в элементе записи составляет 80-100 нс, в то время как время записи предлагаемой ячейки памяти - 40-50 нс. Если принять, что полный цикл работы блока памяти состоит из времени записи и времени опроса, то выигръм в машиннсм времени составит примерно 25% от все. го времени работы с памятью. формула изобретения

Ячейка памяти, содержащая триггер с перекрестными связями и две пары последовательно соединенных

1 ключей, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия ячейки памяти, в нее введены инвертор и третьи ключи, причем первый ключ каждой пары выполнен на первом и втором транзисторах с противоположными типами проводимости, второй..ключ каждой пары выполнен на и-канальнсм третьем транзисторе, а третий - на р-канальном четко вертом транзисторе, стоки первого и второго транзисторов каждой пары объединены и подключенык соответствующему плечу триггера, сток каждого третьего транзистора соединен со стоком соответствующих четвертого транзистора и объединенными стоками первого H второго транзисторов, затворы третьего и четвертого транзисторов объединены и являются од20 ними из входов ячейки памяти, выход инвертора соединен с затвором первого транзистора, а вход — с затвором второго транзистора и является другим входом ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 342222, кл. G 11 С 11/40, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 330490, кл. G 11 С 11/40, 1970 (прототип).

972592

Состав итель Л. Амусь ева

Техред A.A÷ Корректор М.Демчик;

Ред ак тор Н . Гун ьк о

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 8526/45 Тираж 622

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5