存儲器的電壓調整器的製作方法
2023-06-29 20:52:01 1
專利名稱：存儲器的電壓調整器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種存儲器的電壓調整器，尤指一種可穩定輸出電壓的存儲器的電壓調整器。
背景技術：
當半導體科技在持續地縮小尺寸以達到更大存儲容量的同時，為使存儲器具有更高的可靠度以及低功率消耗，晶片上的電壓調整器就必須要具備對內部電路提供更低供應電壓的功能才能實現。對動態隨機存取存儲器(DRAM)的位元線感測來說，存儲單元陣列的復原以及預充操作皆會突然以及嚴重地消耗電流；因此，在晶片上設計一電壓調整器，可對存儲單元陣列提供具有充足以及適當供應電流的穩定電壓位準。請參考圖1，圖1為現有技術的存儲器的電壓調整器的示意圖。電壓調整器100包含第一電晶體111、第二電晶體112、電感151、數字提升控制電路以及模擬提升控制電路。 數字提升控制電路包含第一控制單元141，模擬提升控制電路包含第三電晶體113、反饋單元120、比較單元130以及第二控制單元142。電感151的第一端電性連接於電壓源VDD， 電感151的第二端電性連接於輸入節點W。第一電晶體111為PMOS電晶體，第一電晶體 111的第一端電性連接於輸入節點附，第一電晶體111的第二端電性連接於輸出節點N2，第一電晶體111的控制端電性連接於比較單元130。第二電晶體112為PMOS電晶體，第二電晶體112的第一端電性連接於輸入節點Ni，第二電晶體112的第二端電性連接於輸出節點 N2，第二電晶體112的控制端電性連接於第一控制單元141。第三電晶體113為NMOS電晶體，第三電晶體113的第一端電性連接於第一電晶體111的控制端，第三電晶體113的第二端電性連接於地端，第三電晶體113的控制端電性連接於第二控制單元142。反饋單元120 包含電阻121、122，輸出節點N2的電壓VCCSA可通過電阻121、122產生反饋信號VFB。比較單元130包含運算放大器131，比較單元130比較反饋信號VFB與參考電壓REF以產生控制信號PDRV_ACT用來控制第一電晶體111，使輸出節點N2的電壓VCCSA達到穩定。電壓調整器100的輸出節點N2電性連接於存儲器的感測放大器160，用來提供穩定的電壓VCCSA。 電感152電性連接於感測放大器160。第一控制單元141根據輸入信號IN產生第一控制信號A以控制第二電晶體112，第二控制單元142根據輸入信號IN產生第二控制信號B以控制第三電晶體113。請參考圖2，圖2為圖1的操作波形的示意圖。第一控制單元141根據輸入信號IN 產生第一控制信號A，當輸入信號IN由低電位L上升至高電位H時，第一控制信號A由高電位H下降至低電位L將第二電晶體112開啟，此時電流通過第二電晶體112由輸入節點m 流至輸出節點N2，所以輸入節點附的電壓VDDSA下降，而輸出節點N2的電壓VCCSA上升。 第二控制單元142根據輸入信號IN產生第二控制信號B，第二控制信號B在第一控制信號 A為低電位L時將第三電晶體113開啟，使得第一電晶體111的控制端電性連接於地端，所以控制信號PDRV_ACT會被拉至低電位L，此時第一電晶體111被完全開啟。當第三電晶體 113關閉時，控制信號PDRV_ACT由比較單元130所決定，然而，控制信號PDRV_ACT會根據節點N2的電壓VCCSA而改變。因此，節點m的電壓VDDSA可能會在控制信號A改變時產生振蕩造成電流不連續，而輸出節點N2的電壓VCCSA也會越來越大或產生很大的壓降。此外，當第二電晶體112的大小或控制信號A、B的信號寬度設計不當時，也會造成電流不連續。由上述可知，現有技術的電壓調整器主要是同時啟動模擬提升控制電路以及數字提升控制電路，往往在高壓時有數字提升控制電路的驅動脈衝寬度過大，造成反饋失效而產生振蕩。
發明內容
因此，本發明的一目的在於提供一種存儲器的電壓調整器。本發明提供一種存儲器的電壓調整器，包含一第一電晶體、一反饋單元、一比較單元、一第二電晶體、一第一控制單元、一第三電晶體以及一第二控制單元。該第一電晶體具有一第一端電性連接於一輸入節點，一第二端電性連接於一輸出節點，以及一控制端。該反饋單元電性連接於該輸出節點。該比較單元具有一第一輸入端電性連接於該反饋單元，一第二輸入端用來接收一參考電壓，以及一輸出端電性連接於該第一電晶體的控制端。該第二電晶體具有一第一端電性連接於該輸入節點，一第二端電性連接於該輸出節點，以及一控制端。該第一控制單元電性連接於該第二電晶體的控制端，用來根據一輸入信號產生一第一控制信號以控制該第二電晶體。該第三電晶體具有一第一端電性連接於該第一電晶體的控制端，一第二端電性連接於一地端，以及一控制端。該第二控制單元電性連接於該第三電晶體的控制端，用來根據該第一控制信號產生一第二控制信號以控制該第三電晶體。本發明另提供一種存儲器的電壓調整器，包含一第一電晶體、一第二電晶體、一數字提升控制電路以及一模擬提升控制電路。該第一電晶體具有一第一端電性連接於一輸入節點，一第二端電性連接於一輸出節點，以及一控制端，該輸入節點電性連接於一電壓源。 該第二電晶體具有一第一端電性連接於該輸入節點，一第二端電性連接於該輸出節點，以及一控制端。該數字提升控制電路電性連接於該第二電晶體的控制端，該數字提升控制電路根據一第一輸入信號控制該第二電晶體。該模擬提升控制電路電性連接於該第一電晶體的控制端與該輸出節點，該模擬提升控制電路根據一第二輸入信號與該輸出節點之電壓控制該第一電晶體。其中，當該數字提升控制電路根據該第一輸入信號使該第二電晶體開啟一預定時間後，該模擬提升控制電路接受該第二輸入信號並根據該第二輸入信號與該輸出節點的電壓控制該第一電晶體，之後該數字提升控制電路再使該第二電晶體關閉，使得該第一電晶體控制端的電壓於該第二輸入信號觸發後趨向一第一電壓電位並於該第二電晶體關閉後趨向一第二電壓電位。
圖1為現有技術的存儲器的電壓調整器的示意圖；圖2為圖1的操作波形的示意圖；圖3為本發明的存儲器的電壓調整器的第一實施例的示意圖；圖4為圖3的操作波形的示意圖；圖5為本發明的存儲器的電壓調整器的第二實施例的示意圖；圖6為圖5的操作波形的示意圖。其中，附圖標記
100、300、500
111、311、511
112、312、512
113、313、513
514
120、320、520
121、122、321、322、521、522
130、330、530
131、331、531
141、341、541
142、341、541
543
151、152、351、352、551、552
160、360、560
電壓調整器第一電晶體第二電晶體第三電晶體
第四電晶體反饋單元電阻
比較單元運算放大器第一控制單元第二控制單元第三控制單元
電感
感測放大器
具體實施例方式本發明的電壓調整器通過先啟動數字提升控制電路再啟動模擬提升控制電路，使電流連續以避開之前所遇到的問題。請參考圖3，圖3為本發明的存儲器的電壓調整器的第一實施例的示意圖。電壓調整器300包含第一電晶體311、第二電晶體312、電感351、數字提升控制電路以及模擬提升控制電路。數字提升控制電路包含第一控制單元341，模擬數字提升控制電路包含第三電晶體313、反饋單元320、比較單元330以及第二控制單元；342。電感351的第一端電性連接於電壓源VDD，電感351的第二端電性連接於輸入節點Ni。第一電晶體311為PMOS電晶體， 第一電晶體311的第一端電性連接於輸入節點Ni，第一電晶體311的第二端電性連接於輸出節點N2，第一電晶體311的控制端電性連接於比較單元330。第二電晶體312為PMOS電晶體，第二電晶體312的第一端電性連接於輸入節點m，第二電晶體312的第二端電性連接於輸出節點N2，第二電晶體312的控制端電性連接於第一控制單元341。第三電晶體313 為NMOS電晶體，第三電晶體313的第一端電性連接於第一電晶體311的控制端，第三電晶體313的第二端電性連接於地端，第三電晶體313的控制端電性連接於第二控制單元342。 反饋單元320包含電阻321、322，輸出節點N2的電壓VCCSA可通過電阻321、322產生反饋信號VFB。比較單元330包含運算放大器331，比較單元330比較反饋信號VFB與參考電壓 REF以產生控制信號PDRV_ACT用來控制第一電晶體311，使輸出節點N2的電壓VCCSA達到穩定。電壓調整器300的輸出節點N2電性連接於存儲器的感測放大器360，用來提供穩定的電壓VCCSA。電感352電性連接於感測放大器360。在本實施例中，第一控制單元341根據輸入信號IN產生第一控制信號A以控制第二電晶體312，第二控制單元342根據第一控制信號A產生第二控制信號B以控制第三電晶體313。請參考圖4，圖4為圖3的操作波形的示意圖。第一控制單元341根據輸入信號IN 產生第一控制信號A，當輸入信號IN由低電位L上升至高電位H時，第一控制信號A由高電位H下降至低電位L將第二電晶體312開啟，此時電流通過第二電晶體312由輸入節點m流至輸出節點N2，所以輸入節點m的電壓VDDSA下降，而輸出節點N2的電壓VCCSA上升。 第二控制單元342根據第一控制信號A產生第二控制信號B，當第一控制信號A由低電位L 上升至高電位H時，第二控制信號B由低電位L上升至高電位H將第三電晶體313開啟，使得第一電晶體311的控制端電性連接於地端，所以控制信號PDRV_ACT會被拉至低電位L，此時第一電晶體311被完全開啟。當第三電晶體313關閉時，控制信號PDRV_ACT由比較單元 330所決定，由於此時第二電晶體312已經關閉，所以控制信號PDRV_ACT不會回到高電位 H，控制信號PDRV_ACT將根據反饋單元320使得第一電晶體311部分開啟產生穩定的電壓 VCCSA。也就是說，當數字提升控制電路根據第一控制信號A使第二電晶體312開啟一預定時間後，模擬提升控制電路根據第二控制信號B與節點N2的電壓控制第一電晶體311，之後數字提升控制電路再使第二電晶體312關閉，使得第一電晶體311控制端的電壓於第二控制信號B觸發後趨向低電壓電位L並於第二電晶體312關閉後趨向高電壓電位H。在本實施例中，第二控制信號B由第一控制信號A觸發，第一控制信號A在由低電位L上升至高電位H時具有斜率，以使第二電晶體312在第三電晶體313開啟之後才關閉。由於控制信號 PDRV_ACT不會被拉至高電位H，因此輸入節點附的電壓VDDSA不會因為電流的改變而產生振蕩，而輸出節點N2的電壓VCCSA也可以通過控制信號PDRV_ACT保持穩定。請參考圖5，圖5為本發明的存儲器的電壓調整器的第二實施例的示意圖。電壓調整器500包含第一電晶體511、第二電晶體512、第三電晶體513、第四電晶體514、反饋單元 520、比較單元530、第一控制單元Ml、第二控制單元M2、第三控制單元M3以及電感551。 在本實施例，電壓調整器500多了第四電晶體514以及第三控制單元M3，其餘的電路則與第一實施例相同。第四電晶體514的第一端電性連接於輸入節點Ni，第四電晶體514的第二端電性連接於輸出節點N2，第四電晶體514的控制端電性連接於第三控制單元M3。第三控制單元343根據輸入信號IN產生第三控制信號C以控制第四電晶體514，當第一控制信號A開啟第二電晶體512時，第三控制信號C同時觸發開啟第四電晶體514，而第三控制信號C在第一控制信號A關閉第二電晶體512經過預定時間X之後才關閉第四電晶體514。請參考圖6，圖6為圖5的操作波形的示意圖。當輸入信號IN由低電位L上升至高電位H時，第一控制信號A以及第三控制信號C同時由高電位H下降至低電位L分別將第二電晶體512以及第四電晶體514開啟，此時電流通過第二電晶體512以及第四電晶體 514由輸入節點附流至輸出節點N2，所以輸入節點附的電壓VDDSA下降，而輸出節點N2 的電壓VCCSA上升。第二控制單元542根據第一控制信號A產生第二控制信號B，當第一控制信號A由低電位L上升至高電位H時，第二控制信號B由低電位L上升至高電位H將第三電晶體513開啟，使得第一電晶體311的控制端電性連接於地端，所以控制信號PDRV_ACT 會被拉至低電位L，此時第一電晶體511被完全開啟。當第三電晶體513關閉時，此時第三控制信號C才將第四電晶體514關閉，如此，通過控制預定時間X可使控制信號PDRV_ACT 更快速的被拉高，接著，控制信號PDRV_ACT將根據反饋單元520使得第一電晶體511部分開啟產生穩定的電壓VCCSA。在本實施例中，第二控制信號B由第一控制信號A觸發，第一控制信號A在由低電位L上升至高電位H時具有斜率，以使第二電晶體512在第三電晶體 513開啟之後才關閉。再者，第三控制信號C在第三電晶體513關閉後觸發，第三控制信號在由低電位L上升至高電位H時同樣具有斜率，以使控制信號PDRV_ACT更快速的被拉高。綜上所述，本發明提供一種存儲器的電壓調整器。電壓調整器包含第一電晶體、第
7二電晶體、第三電晶體、反饋單元、比較單元、第一控制單元以及第二控制單元。第一電晶體由反饋單元以及比較單元所控制，用來穩定輸出節點的電壓。當第一控制單元開啟第二電晶體時，輸出節點的電壓上升，當第一控制單元關閉第二電晶體時，將觸發第二控制單元開啟第三電晶體，以將第一電晶體完全開啟。因此，當第三電晶體關閉時，第一電晶體可再次受到反饋單元以及比較單元所控制以穩定輸出節點的電壓。另外，電壓調整器可加上第四電晶體以及第三控制單元，第四電晶體與第二電晶體同時開啟，當第三電晶體關閉時，第三控制單元將關閉第四電晶體，以使比較單元更快的產生穩定的控制電壓。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種存儲器的電壓調整器，其特徵在於，包含一第一電晶體，具有一第一端電性連接於一輸入節點，一第二端電性連接於一輸出節點，以及一控制端；一反饋單元，電性連接於該輸出節點；一比較單元，具有一第一輸入端電性連接於該反饋單元，一第二輸入端用來接收一參考電壓，以及一輸出端電性連接於該第一電晶體的控制端；一第二電晶體，具有一第一端電性連接於該輸入節點，一第二端電性連接於該輸出節點，以及一控制端；一第一控制單元，電性連接於該第二電晶體的控制端，用來根據一輸入信號產生一第一控制信號以控制該第二電晶體；一第三電晶體，具有一第一端電性連接於該第一電晶體的控制端，一第二端電性連接於一地端，以及一控制端；以及一第二控制單元，電性連接於該第三電晶體的控制端，用來根據該第一控制信號產生一第二控制信號以控制該第三電晶體。
2.根據權利要求1所述的電壓調整器，其特徵在於，該反饋單元包含一第一電阻，具有一第一端電性連接於該第一電晶體的第一端，以及一第二端電性連接於該比較單元的第一輸入端；以及一第二電阻，具有一第一端電性連接於該第一電阻的第一端，以及一第二端電性連接於該地端。
3.根據權利要求1所述的電壓調整器，其特徵在於，該比較單元包含一運算放大器，具有一正輸入端電性連接於該反饋單元，一負輸入端用來接收該參考電壓，以及一輸出端電性連接於該第一電晶體的控制端。
4.根據權利要求1所述的電壓調整器，其特徵在於，另包含一電感，具有一第一端電性連接於一電壓源，以及一第二端電性連接於該輸入節點。
5.根據權利要求1所述的電壓調整器，其特徵在於，該輸出節點電性連接於一感測放大器。
6.根據權利要求1所述的電壓調整器，其特徵在於，該第一電晶體以及第二電晶體為 PMOS電晶體，該第三電晶體為NMOS電晶體。
7.根據權利要求6所述的電壓調整器，其特徵在於，當該第一控制信號由一低電位上升至一高電位時，該第二控制信號由該低電位上升至該高電位。
8.根據權利要求7所述的電壓調整器，其特徵在於，該第一控制信號由該低電位上升至該高電位具有一斜率。
9.根據權利要求1所述的電壓調整器，其特徵在於，另包含一第四電晶體，具有一第一端電性連接於該輸入節點，一第二端電性連接於該輸出節點，以及一控制端；以及一第三控制單元，電性連接於該第四電晶體，用來根據該輸入信號產生一第三控制信號以控制該第四電晶體。
10.根據權利要求9所述的電壓調整器，其特徵在於，該第一電晶體、第二電晶體以及該第四電晶體為PMOS電晶體，該第三電晶體為NMOS電晶體。
11.根據權利要求10所述的電壓調整器，其特徵在於，當該第一控制信號由一低電位上升至一高電位時，該第二控制信號由該低電位上升至該高電位；在該第一控制信號由該低電位上升至該高電位經過一預定時間之後，該第二控制信號由該低電位上升至該高電位。
12.根據權利要求11所述的電壓調整器，其特徵在於，該第一控制信號由該低電位上升至該高電位具有一斜率。
13.一種存儲器的電壓調整器，其特徵在於，包含一第一電晶體，具有一第一端電性連接於一輸入節點，一第二端電性連接於一輸出節點，以及一控制端，該輸入節點電性連接於一電壓源；一第二電晶體，具有一第一端電性連接於該輸入節點，一第二端電性連接於該輸出節點，以及一控制端；一數字提升控制電路電性連接於該第二電晶體的控制端，該數字提升控制電路根據一第一輸入信號控制該第二電晶體；以及一模擬提升控制電路電性連接於該第一電晶體的控制端與該輸出節點，該模擬提升控制電路根據一第二輸入信號與該輸出節點的電壓控制該第一電晶體；其中，當該數字提升控制電路根據該第一輸入信號使該第二電晶體開啟一預定時間後，該模擬提升控制電路根據該第二輸入信號與該輸出節點的電壓控制該第一電晶體，之後該數字提升控制電路再使該第二電晶體關閉，使得該第一電晶體控制端的電壓於該第二輸入信號觸發後趨向一第一電壓電位並於該第二電晶體關閉後趨向一第二電壓電位。
全文摘要
本發明公開一種存儲器的電壓調整器包含第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、反饋單元、比較單元、第一控制單元以及第二控制單元。第一電晶體由反饋單元以及比較單元所控制，用來穩定輸出節點的電壓。當第一控制單元開啟第二電晶體時，輸出節點的電壓上升，當第一控制單元關閉第二電晶體時，將觸發第二控制單元開啟第三電晶體，以將第一電晶體完全開啟。因此，當第三電晶體關閉時，第一電晶體可再次受到反饋單元以及比較單元所控制以穩定輸出節點的電壓。
文檔編號G11C11/4074GK102157193SQ20111007911
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者夏浚清, 張延安, 袁德銘 申請人:鈺創科技股份有限公司