用于感测存储器单元的自偏置多参考的制作方法_2

文档序号:8367534阅读:来源:国知局
9]图4说明针对经断言存储器单元的“接通”及“关断”状态两者的与图3中展示的电路模型相关联的读取操作时序波形;以及
[0020]图5说明根据本发明的特定实例实施例的与利用自偏置多参考的电路相关联的流程图。
[0021]虽然本发明可具有各种修改及替代形式,但已在图式中展示本发明的特定实例实施例且在本文中详细描述特定实例实施例。然而,应理解,本文中的特定实例实施例的描述不希望将本发明限于本文中揭示的特定形式,而相反,本发明应涵盖如由所附权利要求书界定的所有修改及等效物。
【具体实施方式】
[0022]根据本发明的各种实施例,可感测存在于未经断言存储器阵列位线上的电流且将所述电流存储为电压。接着,可利用此所存储电压来产生参考电流且当在经断言存储器单元的读取操作期间确定所述经断言存储器单元的状态时将此所存储电压用作读出放大器的参考电压。此外,根据各种实施例,可通过最小化泄露电流在高温下的影响来提供经改善的电路功能。因为位线可在经断言存储器单元的读取期间预充电到低于Vdd电势,所以各种实施例实现较低电力操作。
[0023]根据各种实施例,提高对存储器单元电流的耐久性降级的抗扰性且可消除对外部参考电压、电流及/或泄露补偿的需要。
[0024]根据各种实施例,可在执行读取之前的位线预充电时间期间使用在未断言存储器单元的情况下出现在位线上的电流来偏置连接在位线与Vdd电势下的供应器之间的栅极-漏极短接PMOS上拉装置。当漏极在预充电时间完成之后断开时,可使用连接到此PMOS上拉装置的栅极的电容来“存储”所得栅极-源极电压。在读取操作开始之后,即刻重新使用具有“所存储的”所得栅极-源极电压的PMOS上拉装置的电流作为用于感测连接到位线的经断言存储器单元的状态的参考,而读出放大器使用“所存储的”电压作为用于与所得位线电压进行比较的参考以便在经断言存储器单元的读取操作期间确定所要输出状态。
[0025]现参考图式,示意性地说明特定实例实施例的细节。图式中的相同元件将由相同数字表示,且类似元件将由具有不同小写字母下标的相同数字表示。
[0026]参考图2,描绘根据本发明的特定实例实施例的具有读出放大器的自偏置多参考的示意图。晶体管204、208、210、214及218可为如图2中所展示那样布置及连接在一起且如下一起运行的P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管:当使附接到位线230的EEPROM存储器阵列(未展示)的所有存储器单元解除断言时,通过在nsample节点232上断言逻辑低(“O”)从而引起晶体管204的栅极及漏极经由晶体管210耦合在一起来感测位线230上的电流。接着,电流流动通过晶体管204,从而产生跨越晶体管214的栅极-源极出现的电压,晶体管214还用作此电压的“保持”电容器。预期且在本发明的范围内,可使用N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管来代替PMOS晶体管,且半导体及存储器电路设计领域的受益于本发明的一般技术人员可使用NMOS晶体管来设计此电路。
[0027]当使nsample节点232解除断言到逻辑高(“I”)时,晶体管204现用作电流参考,其中通过跨越用作“保持”电容器的晶体管214的栅极-源极存储的电压来确定参考电流。接着,可比较此参考电流与来自在其读取操作期间连接到位线节点230的单个经断言存储器单元(未展示)的电流。取决于来自此经断言存储器单元的电流,可观察出现在位线节点230上的电压以基于此经断言存储器单元的接通(高电流)或关断(低电流)状态改变其逻辑状态,例如,当参考电流大于经断言存储器单元电流时位线节点230处在第一电压电平且在参考电流小于经断言存储器单元电流时位线节点230处在第二电压电平。读出放大器242用于通过重新使用出现在晶体管204的栅极端子上的电压作为其参考输入来检测位线节点230的电压电平。读出放大器242利用由外部偏置节点248表示的外部偏置及由en节点246表示的外部状态控制,en节点246在经断言为逻辑高时用于启用读出放大器242进行读取操作且在被解除断言时停用读出放大器242。compout节点244为读出放大器242的输出且为监测位线节点230与出现在晶体管204的栅极端子上的电压之间的电压比较的结果的构件。出现在晶体管204的栅极端子上的电压用作多参考,这是因为其用作用于电压比较操作的参考且用作用于产生用于位线电流比较操作的参考的所存储偏置电压。此操作独立于连接到位线节点230的存储器单元的数目,这是因为所观察到的电流的变化是由被断言的单个存储器单元的状态改变所引起,如下文更充分解释。
[0028]当将nreset节点234断言为逻辑高时,晶体管208可用于将晶体管204的栅极端子放电到在电力循环期间存在于vppin节点236上的Vdd电势或开始/结束读取操作。晶体管218可连同节点240上的样本信号一起用作电荷补偿以偏移由使晶体管210解除断言引起的“保持”步间电压。可能需要这样做来确保由晶体管204产生的参考电流等于或大于最初存在于存储器阵列位线节点230上的电流。注意,根据本发明的特定实例实施例,可通过使用实际电容器交替地提供包括晶体管214的栅极-源极的“保持”电容器。外部偏置节点248及en节点246上的控制信号分别用于偏置及启用读出放大器242。
[0029]参考图3,描绘用于模型化利用图2中展示的自偏置多参考的电路的示意图。电流源446用于包含由连接到位线节点230的其它电路块(未展示)产生的泄漏电流。晶体管448用于包含连接到位线节点230的过剩的经解除断言的存储器单元。晶体管450表示连接到位线节点230的借助wl节点452断言以用于读取操作的单个存储器单元。电容器454用于包含与位线节点230相关联的寄生电容。
[0030]参考图4,描绘针对经断言存储器单元的“接通”及“关断”状态两者的与图3中展示的电路模型相关联的读取操作时序波形。当将nreset节点234短暂地断言为逻辑低时(这将晶体管204的栅极端子放电到存在于vppin节点236上的Vdd电势),读取操作开始。这还用于使存在于晶体管214的栅极端子上的任何所存储电荷放电。读取操作通过使nsample节点232及样本节点240循环(这导致由晶体管204产生的电流IstOTe,如由存在于晶体管214的栅极端子上的所存储电荷确定)而继续进行。1_的值可如下近似:
[0031 ] ^store 了 446+I448+I45Q,de-asserted
[0032]这还导致位线节点230被迫达到低于存在于vppin节点236上的Vdd电势的电压,如由晶体管204上存在的栅极-源极电压确定。一旦nsample节点232及样本节点240的循环完成,便转变wl节点452,这断言存储器单元晶体管450。在存储器单元晶体管450被断言的情况下,位线节点230现将以以下两种方式中的一者做出响应:
[0033]I)如果存储器单元晶体管450处于“关断”状态,那么位线节点230将基于以下事实而保持未充电(接近Vdd电势):
[0034]Istore〉l446+l448+l450,asserted
[0035]因此,当比较位线节点230与出现在晶体管204的栅极端子上的参考电压时,读出放大器242的输出(S卩,compout节点244)将处在逻辑低状态中。
[0036]2)如果存储器单元晶体管450处在“接通”状态中,那么将基于以下事实使位线节点230放电(例如,接近接地电势):
[0037]Istore〈l446+l448+l450,asserted
[0038]因此,当比较位线节点230与出现在晶体管204的栅极端子上的参考电压时,读出放大器242的输出(S卩,compout节点244)将处在逻辑高状态中。
[0039]因此,可通过监测读出放大器242的输出(即,compout节点244)容易地确定存储器单元晶体管450的“接通”或“关断”状态。当通过转变wl节点452且借助使en节点246 (未在图4中展示)解除断言来停用读出放大器242而使存储器单元晶体管450解除断言时,终止读取操作。
[0040]参考图5,描绘根据本发明的特定实例实施例的与利用自偏置多参考的电路相关联的流程图。在步骤750中,当使耦合到位线的所有存储器单元解除断言时感测第一位线电流。在步骤752中,将所感测到的第一位线电流转换成电压,且在步骤754中,存储所述电压,例如,存储在用作电压存储电容器的晶体管214的栅极-源极结中。在步骤756中,基于所存储的电压提供参考电流。在步骤758中,将所存储的电压用作
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