Способ хранения информации на мдп-транзисторе и запоминающий элемент для осуществления этого способа

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16 ..09. 77 (21) 2518986/18-25 1511 М. КЛ.

G 11 С 11/40 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 150782 Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 15. 07 . 82

f53) УДК 681.327.

° 67(088.8) В.Д.Костюк, Ю.В.Прокофьев, A.ß.Ñèðoòà, В.Н.Смирнов и Ю.В.Таякин (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ HA МДПТРАНЗИСТОРЕ И ЗАПОМИНАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА

20

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения интегральных схем статических оперативных запомйнающих устройств с произвольной выборкой .на МДП-транзисторах.

Известен способ хранения информации на МДП-транзисторах, реализованный в запоминающем элементе, содержащем два МДП-транзистора и управляемый напряжением конденсатор (1 1.

Недостатком этого способа является низкая надежность работы, связанная с жесткими требованиями к длительности фронтов управляющих сиг-налов, подключающих нагрузку к информационному выводу эапоминаницего элемента, и сложность получения большого отношения емкости управляемого напряжением конденсатора при хранении в запоминающем элементе единичного информационного заряда к его емкости при хранении нулевого информационного заряда.

Известен способ хранения информации на МДП-транзисторе f2), состоящий в подаче напряжения на сток МДПтранзистора и импульса записи и тактового импульса, устанавливающих на затворе МДП-транзистора информацион- ный заряд, в сохранении этого заряда в промежутках между тактовыми импульсами на изолированном затворе МДПтранзистора, и в периодической подаче последовательности возбуждающего и тактового импульсов, обеспечивающей при регенерации информации восстановление единичного информационного заряда на затворе МДП-транзистора путем накопления заряда на истоке

МДП-транзистора за счет протекания через него тока с шины питания при подаче возбуждающего импульса, отпирающего МДП-транзистор только при единичном информационном заряде на его затворе, и последующей передачи накопленного заряда с истока на затвор

МДП-транзистора при подаче тактового импульса (.2).

Недостатком этого способа является необходимость подачи при регенерации возбуждающего импульса и обеспечения во время этого импульса надежного запирания МДП-транзистора при нулевом информационном заряде, что затрудняется необходимостью хорошего отпирания МДП-тразистора этим импульсом при единичном информационном заряде.

943846

50

Целью изобретения является повышение надежности хранения информации в запоминающем элементе за счет упрощения процесса восстановления информационного заряда.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу хранения информации на МДП-транзисторе, при котором подают напряжение питания на сток МДП-транзистора, устанавливают на затворе МДП-транзистора информационный заряд подачей импульса записи и тактового импульса, сохраняют информационный заряд на затворе 65.Это усложняет запоминающий элемент и снижает надежность его работы., Известен запоминающий элемент иа

ИДП-тразисторах, использующий укаэанный способ хранений информации, содержащий запоминающий транзистор, сток которого соединен с шиной. пита» ния, исток с информационным выводом и с истоком управляющего транзистора, сток которого соединен с затвором запоминающего тразистора и с 10 управляющим электродом управляемого напряжения конденсатора, другой эле ктрод которого подключен к шине возбуждающих импульсов, а затвор управляющего транзистора подключен к 15 тактовой шине 2 ., Для надежной работы данного запоминающего элемента емкость управляемого напряжением конденсатора при хранении нулевого информационного за-20 ряда должна быть достаточно малой по сравнению с емкостью затвора запоминающего транзистора, чтобы наводимое на нем при подаче возбуждающего импульса напряжение не превышало порогового. С другой стороны, емкость управляемого конденсатора . при хранении единичного информационного заряда должна быть достаточно большой по сравнению с той же емкостью затвора, чтобы получить на нем достаточно большое напряжение для эффективной регенерации.

Кроме того, для получения заряда в истоке запоминающего транзистора,1 требуемого для эффективной регенера" ции, необходимо обеспечить достаточно большую емкость истока,, что достигается введением специального конденсатора или введением элементов, в интегральном исполнении выполняющих40 роль конденсатора, например, увеличением области диффузии истока.

Необходимость в источнике возбуждающих импульсов и сложность выполнения укаэанных требований к ем- 45 кости управляемого напряжением конденсатора при хранении нулевого и единичного информационного зарядов, а также к емкости истока, усложняют запоминающий элемент и снижают его надежность.

МДП-транзистора в интервалах между тактовыми импульсами и периодически восстанавливают информационный заряд, единичный информационный заряд подачей тактового импульса передают с истока ИДП-транзистора на его затвор и восстанавливают переданный единичный информационный заряд на истоке

МДП-транзистора передачей напряжения питания через открываемый выключением тактового импульса МДП-транзистор, а нулевой информационный заряд восстанавливают выравнивая потен- циал затвора и истока МДП-транзистоPl °

В предлагаемом способе надежное запирание МДП-транзистора при регенерации в случае хранения нулевого информационного заряда обеспечивается за счет поддержания потенциала затвора МДП-транзистора равным потенциалу его истока и для восстановления единичного информационного заряда на истоке МДП-транзистора не требуется подача возбуждающего импульса. Все это упрощает процесс регенерации информации в запоминающем элементе и повышает надежность ,его работы.

Такой способ хранения информации может быть осуществлен запоминающим элементом на МДП-транзисторах, содержащем запоминающий МДП-тразистор, сток которого соединен с шиной питания, исток — с информационным выводом и с истоком управляющего МДПтранзистора, сток которого соединен с затвором запоминающего МДП-тран» зистора, введением конденсатора, первый электрод которого подключен к истоку запоминающего транзистора, а второй электрод соединен с затвором управляющего транзистора и с тактовой шиной.

Кроме того, с целью упрощения управления запоминающим элементом, управляющий транзистор запоминающего элемента может быть выполнен со встроенным каналом.

В предлагаемом запоминающем элементе конденсатор подключен не к затвору запоминающего МДП-транзистора, а к его истоку. Это, во-первых, устраняет опасность отпирания этого транзистора во время регенерации при нулевом информационном заряде на его затворе и позволяет заменить управляемый конденсатор постоянным, и, во-вторых, устраняет необходимость в специальном конденсаторе или элементах, выполняющих в интегральном исполнении его роль, в цепи истока.

Все это позволяет упростить запоми" нающий элемент и повысить его надежность °

Устойчивость работы запоминающего элемента обеспечивается выбором

943846 уровня лог.О . тактовых импульсов и порогового напряжения управляющего транзистора, которые могут выбираться в широких пределах, что по.зволяет обеспечить надежную работу запоминающего элемента в ИС статистического ОЗУ большой информационной емкости (16 кбит и более).

На чертеже показана электрическая схема запоминающего элемента.

Элемент. содержит запоминающий МДП-1О транзистор 1, управляющий МДП-транзистор 2, конденсатор 3, шину 4 питания, шину 5 тактовых импульсов, информационный вывод 6.

Запоминающий элемент работает сле-15 дующим образом.

В режиме записи на запоминающий элемент подается сигнал записи на информационный вывод б и тактовый импульс на шину 5. Записываемая ° 20 информация через открытый транзистор 2 передается на затвор транзистора 1. Транзистор 1 при этом остается закрытым, так как его затвор соединен с истоком через открытый транзистор 2. Если в запоминающем элементе устанавливается единичный информационный заряд (запись лог.1 ) то после выключения тактового импульса транзистор 2 закрывается, и на запоминающей емкости, образованной емкостями затвора транзистора 1 и стока транзистора 2, запоминается напряжение лог.1 . Информационный вывод б после выключения тактового импульса отключают от внешней схемы Зу, и на этом цикл записи заканчивается. Так как после окончания цикла записи транзистор 1 тоже закрыт, происходит разряд истока транзистора 1 токами утечки, од- 4О нако его потенциал не может опуститься ниже уровня, который на величину порогового напряжения транзистора 1 меньше запомненного на затворе этого тразистора напряжения лог.1, бла-45 годаря оптиранию в этот момент транзистора 1. Если в запоминающем элементе устанавливается нулевой инфор" мационный заряд (запись лог.О ), то транзистор 2 после окончания так- 5О тового импульса остается открытым благодаря тому, что уровень О ", тактовых импульсов выбирается выше максимального уровня лог.О, запоминаемого на затвоРе тРанзистора 1, 55 не менее, чем на пороговое напряжение транзистора 2.

В режиме считывания к информационному выводу б запоминающего элемента подключается нагрузка в виде шины, бб предварительно установленной в состояние лог.О . Если в запоминающем элементе хранится лог.l, то во время считывания происходит заряд

° этой шины от источника питания че- 65 рез открытый напряжением лог.l транзистор 1. Если же в запоминающем элементе хранится лог.О, то шина, к которой при считывании подключается информационный вывод 6, остается под напряжением лог.О .

Так как заряд, хранящийся на запоминающей евйсости в случае лог.

1, разряжается токами утечки,; в ОЗУ должен быть предусмотрен режим регенераций. Восстановление заряда на запоминающей емкости производится путем подзаряда этой емкости во. время тактового импульса зарядом с конденсатора 3 через отйи- раемый этим импульсом транзистор 2.

Во время заднего фронта тактового импульса транзистор 2 закрывается, запоминающая емкость изолируется и хранит восстановленное напряжение лог.1, а заряд конденсатора 3 восполняется током, протекающим через транзистор 1.

При хранении в запоминающем элементе лог.О транзистор 2 открыт и в запоминающую емкость включается также и емкость информационного вывода 6. Увеличение величины запоминающей емкости позволяет. устойчиво сохранить информацию. Токи утечки при этом играют положительную роль. Хотя, при хранении лог.О, во время тактового импульса происходит заряд запоминающей емкости через конденсатор 3, однако, транзистор 1 при этом не оптирается, так как его затвор и исток соединены через открытый транзистор 2. Во время заднего фронта тактового импульса запоминающая емкость разряжается до исходного состояния

Таким образом, регенерация информации в ОЗУ, построенных на данных запоминающих элементах, производится одновременно во всей матрице при подаче тактового импульса на шину 5.

Данный способ хранения информации на МДП-транзисторе, реализованный в предлагаемом запоминающем элементе позволяет создать интегральное оперативное запоминающее устройство статического тина с информационной емкостью 16 кбит и выше.

Формула изобретения

1. Способ хранения информацйи на

МДП-транзисторе, заключающийся в подаче напряжения питания иа сток

МДП-транзистора, установлении на затворе его информационного заряда подачей импульса записи и тактового импульса, сохранении информационноpro заряда на затворе МДП-транзистора в интервалах между тактовыми йм" пульсами и периодическом восстанов«

943846

Составитель Ю.ушаков

Редактор М.Недолуженко Техред T. Маточка

КоРректоР A.Ãðèöåíêo

Заказ 5142/62 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ленин информационного заряда, о т -. .личающийся тем, что,,с целью повышения надежности хранения информации за счет упрощения процесса восстановления информационного заряда, единичный информационный . заряд передает с истока МДП-транзистора на его затвор подачей тактового импульса и восстанавливают переданный единичный информационный заряд на истоке МДП«транзистора передачей на" >О пряжения питания через открываемый выключением тактового импульса МДПтранзистор, а нулевои информационный заряд восстанавливают, выравнивая потенциалы затвора и истока МДП-тран-|э зистора.

2. Запоминающий элемент для осуществления способа по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что он содержит запоминающий МДП-транзистор, сток ко-20 торого соединен с шиной питания, исток - с информационным выводом и с истоком управляющего МДП«транзистора, сток которого соединен с затвором запоминающего МДП-тразистора, в запоминающий элемент введен конденсатор, первый электрод которого подключен к истоку запоминающего МДП-транзистора а второй электрод соединен с затвором управляющего МДП транзистооа и с тактовой шиной.

3. Элемент по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что управляющий

МдП-транзистор выполнен со встроенным каналом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США М 3744037, кл, 340/173, опублик. 1973.

2. Патент CIA N 3878404, кл. 307/238, опублик. 1975 (прототип).