Flash靈敏放大器的製作方法
2023-05-27 15:28:46 1
專利名稱：Flash靈敏放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種Flash靈敏放大器。
背景技術：
Flash結構是現代集成電路設計必不可少的部分，隨著工藝的發展以及移動互聯、智慧型手機這樣的新型產業的興起，Flash以其讀取速度快等優點在市場中佔據著重要地位。集成電路(Integrated Circuit, IC)產業對於Flash設計有兩個方面的需求需要重點考慮一個是速度，另一個是功耗。速度更快，電路工作能力更強；功耗更低，則能夠使電池提供更長久地續航時間。圖I是一種現有的適用於較低電源電壓下的Flash靈敏放大器，其具有較好的工·作速度。該電路的工作原理如下開始工作前，可以通過使能控制管，使得存儲單元陣列電路側(MAT side)用於與存儲單元陣列相連的存儲單元陣列位線BL置零電平，參考單元陣列電路側(REF side)的參考單元陣列位線OUTl置為電源電壓VDD。開始工作後，先對位線BL上的寄生電容充電，將其預充到參考電壓VKEF，該過程也是對OUTl放電到Vkef的過程。然後存儲單元和參考單元開始導通,流經存儲單元和參考單元的電流逐漸增大,存儲單元和參考單元導通後電流大小不同(存儲單元和參考單元的電流大小不同即意味著存儲不同的信息，電流大小不同是因為存儲單元管和參考單元管的閾值電壓Vth不同，Vth不同用於表示存I還是存0)，存儲單元的電流和參考單元電流的不同是一個初置條件，它使得BL和OUTl上類似於加上了小的輸入信號，經過電流放大電路第一級放大之後，BL和OUTI上的電壓不同。然後由比較器OP對BL和OUTl上的電壓進行二級放大，也即該電壓差被進一步放大。此過程中，BL上的寄生電容從0預充到Vkef的過程是該放大器速度的主要限制因素。在圖I所示的Flash靈敏放大器中，電晶體M1-M6構成基本電流放大電路。電晶體Ml、M2是差分放大對管。在存儲單元和參考單元導通前通過電晶體Ml、M2的電流大小相等，為直流偏置Ibias。M3、M4從M5鏡像過來，可看成一個電流源，形成電流源形式的負載。M5、M6將Vkef電壓轉換成M3、M4柵端的偏置電壓。由差分電路特性可知，流經存儲單元的電流Ic和流經參考單元的電流Ikef的微小電流差，能在BL和OUTl之間形成一個變化的電壓信號，其大小為AVtjut=Irat (Ic-Ikef),其中，rwt為輸出端的小信號(BL和OUTl的電壓)等效電阻。經過電流放大電路後，該較小的電流差可以產生相對較大的電壓差擺幅。參考電壓Vkef的作用是當存儲單元和參考單元開始導通前，基本電流放大電路的輸出端(即為Flash存儲器單元管的漏端)處在相等且穩定合適的電位，使得存儲單元和參考單元僅僅由於閾值電壓Vth不同而產生不同電流。對於電晶體M1-M4,該四個電晶體構成了一個差分形式的放大器，由於電源電壓VDD僅由I個PMOS電晶體(M2)的漏源電壓和I個NMOS電晶體(M4)的漏源電壓構成，因此電晶體M1-M4可以工作在較低的漏源電壓下。電晶體M7-M9提供參考電壓Vkef (Veef加載在電晶體的M6的柵極)。靈敏放大電器開始工作前，BL位線電位為零，電晶體M9關斷。電晶體M7、M8形成電壓Vkefi，通過電晶體M3、M4、M5構成的鏡像，對BL充電。當BL上升到存儲單元管和參考單元管的閾值電壓Vth時，電晶體M9導通，由於電晶體M9的柵極電位(也即BL電位)和電晶體M7的柵極電位V■相同，電晶體M9、M7相當於並聯，等同增大了電晶體的溝道寬度與長度的比(W/L)，減小了導通電阻，此時Vkefi下降到Vkef，Vkef即存儲單元有效開始放大前BL和OUTl的預備電位。由於VKEF1>VKEF，即BL從0預充到Vkef的過程中，在0到Vth階段，電晶體M3-M5能形成一個比M6柵極為Vkef時更大的充電電流，其電流大小為IKEF，Ikef為電晶體M6為柵極電壓為Vfefi時流經電晶體M3的電流，且W=Ibias XKl，其中
權利要求
1.一種Flash靈敏放大器,其特徵在於,包括 參考電壓發生電路，用於生成參考電壓信號，並將所述參考電壓信號發送至電流放大電路； 電流放大電路，與所述參考電壓發生電路相連，用於根據所述參考電壓，放大流經Flash的存儲單元陣列中的存儲單元以及參考單元陣列中的參考單元的電流； 比較器，分別與存儲單元陣列位線以及參考單元陣列位線相連，用於放大所述存儲單元陣列位線以及參考單元陣列位線上的電壓信號； 存儲單元陣列位線，連接存儲單元陣列以及所述電流放大電路； 參考單元陣列位線，連接參考單元陣列以及所述電流放大電路； 預充電電路，與所述存儲單元陣列位線相連，用於對所述存儲單元陣列位線上的電容負載進行預充電。
2.如權利要求I所述的Flash靈敏放大器，其特徵在於，所述電流放大電路進一步包括六個電晶體，其中 第一電晶體以及第二電晶體的源極分別接地，第一電晶體的柵極與第二電晶體的柵極相連，第一電晶體的漏極與第三電晶體的漏極相連，第二電晶體的漏極與第四電晶體的漏極相連，第一電晶體的漏極還與第一電晶體的柵極連接，並與所述存儲單元陣列位線相連，第二電晶體的漏極還與所述參考單元陣列位線相連，第二電晶體的漏極還與所述比較器的正輸入端相連；第三電晶體的柵極分別與第四電晶體以及第五電晶體的柵極相連，第三電晶體、第四電晶體以及第五電晶體的源極分別連接電源；第五電晶體的漏極與第六電晶體的漏極相連，且第五電晶體的漏極還與第五電晶體的柵極相連；第六電晶體的源極接地，第六電晶體的柵極與所述參考電壓發生電路相連。
3.如權利要求2所述的Flash靈敏放大器，其特徵在於，所述參考電壓發生電路進一步包括第七電晶體以及電流源，其中 第七電晶體的柵極與第七電晶體的漏極相連，第七電晶體的源極接地，第七電晶體的漏極還與電流源的一端以及第六電晶體的柵極相連，所述電流源的另一端與電源相連。
4.如權利要求3所述的Flash靈敏放大器，其特徵在於，所述參考電壓發生電路進一步包括第二反相器，所述第二反相器的輸入端與輸出端相連，且所述第二反相器的輸出端與所述第六電晶體的柵極相連。
5.如權利要求3所述的Flash靈敏放大器，其特徵在於，所述預充電電路進一步包括第一反相器以及第八電晶體，其中 所述第一反相器的輸入端與所述第八電晶體的源極相連，且所述第八電晶體的源極分別與所述比較器的負輸入端以及所述存儲單元陣列位線相連，所述第八電晶體的柵極與所述第一反相器的輸出端相連，且所述第八電晶體的漏極與電源相連。
全文摘要
本發明公開了一種Flash靈敏放大器，涉及集成電路技術領域。該放大器包括參考電壓發生電路，生成參考電壓信號，並將所述參考電壓信號發送至電流放大電路；電流放大電路，與參考電壓發生電路相連，根據參考電壓，放大流經Flash的存儲單元陣列中的存儲單元以及參考單元陣列中的參考單元的電流；比較器，分別與存儲單元陣列位線以及參考單元陣列位線相連，放大所述存儲單元陣列位線以及參考單元陣列位線上的電壓信號；參考單元陣列位線，連接參考單元陣列以及所述電流放大電路；預充電電路，與存儲單元陣列位線相連，對存儲單元陣列位線上的電容負載進行預充電。本發明的Flash靈敏放大器的速度更快。
文檔編號G11C7/06GK102831921SQ20121030602
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者王源, 黃鵬, 杜剛, 康晉鋒, 賈嵩, 張興 申請人:北京大學