一種微功耗eeprom靈敏放大器電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微功耗EEPROM靈敏放大器電路，屬于存儲電路【技術(shù)領(lǐng)域】。微功耗EEPROM靈敏放大器由鏡像電流模塊、第一CMOS反向器、二輸入或非門、第二CMOS反向器、第三CMOS反向器和一個NMOS開關(guān)管組成。微功耗EEPROM靈敏放大器通過鏡像電流給EEPROM的位線進(jìn)行預(yù)充電，并由所述二輸入或非門和所述的第一CMOS反向器組成鎖存器，讀出并鎖存EEPROM的數(shù)據(jù)信息，再經(jīng)過所述的第二CMOS反向器和所述的第三CMOS反向器整形放大，輸出EEPROM的存儲信息。電路在不工作和讀取狀態(tài)時幾乎沒有功耗，在預(yù)充電過程中僅消耗鏡像電流的功耗，實(shí)現(xiàn)低功耗下EEPROM信息的讀取和放大。
【專利說明】一種微功耗EEPROM靈敏放大器電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微功耗EEPROM靈敏放大器電路，屬于存儲電路【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]電可擦寫只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory, EEPROM)存儲陣列的基本存儲信息單元為兩管單元，由選擇管和控制管組成，選擇管為普通NMOS管，控制管為浮柵管。利用隧穿效應(yīng)向浮柵管進(jìn)行充電和放電，通過改變浮柵上電荷的數(shù)量，從而改變浮柵管的閾值電壓達(dá)到區(qū)分“O”和“ I”的目的。
[0003]在EEPROM的設(shè)計中，需要靈敏放大器(SA)來實(shí)現(xiàn)對EEPROM的讀取，靈敏放大器通過放大EEPROM位線上的微小信號的變化來讀取EEPROM存儲單元的數(shù)據(jù)信息。靈敏放大器包括預(yù)充電、信號轉(zhuǎn)換、整形、鎖存等工作狀態(tài)。
[0004]隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步，電路元件閾值電壓的不斷降低，這就要求集成電路在低電壓和弱電流的條件下工作，因此低功耗電路已是當(dāng)今電路設(shè)計的熱點(diǎn)。隨著電源電壓的降低，信號的動態(tài)范圍減小，運(yùn)算放大器對EEPROM的信號讀取也越加困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種微功耗EEPROM靈敏放大器電路，其連接EEPROM的位線以讀取和放大EEPROM存儲單元數(shù)據(jù)信息。所采用技術(shù)方案是:
[0006]一種微功耗EEPROM靈敏放大器電路，包括:
[0007]鏡像電流模塊，其為電路提供穩(wěn)定的偏置電流作為鏡像電流。
[0008]還包括第一 CMOS反向器，其由第一 PMOS管和第一 NMOS管連接構(gòu)成；所述第一PMOS管接所述第一 NMOS管的柵極作為第一 CMOS反向器的輸入端，所述第一 PMOS管接所述第一 NMOS管的漏極作為第一 CMOS反向器的輸出端；所述第一 PMOS管的源極接所述鏡像電流，所述第一 NMOS管的源極接地。
[0009]還包括二輸入或非門，其由第二 PMOS管、第三PMOS管和第二 NMOS管、第三NMOS管連接構(gòu)成；所述第二 PMOS管的柵極接所述第二 NMOS管的柵極作為所述二輸入或非門的第一輸入端，所述第三PMOS管的柵極接所述第三NMOS管的柵極作為所述二輸入或非門的第二輸入端，所述第三PMOS管漏極同時接所述第二 NMOS管漏極和所述第三NMOS管漏極，作為所述二輸入或非門的輸出端；所述第二PMOS管的漏極接所述第三PMOS管源極，所述第二 PMOS管的源極接電源，所述第二 NMOS管源極接地，所述第三NMOS管源極接地。
[0010]還包括第二 CMOS反向器，其由第四PMOS管和第四NMOS管連接構(gòu)成；所述第四PMOS管接所述第四NMOS管的柵極作為第二 CMOS反向器的輸入端，所述第四PMOS管接所述第四NMOS管的漏接作為第二 CMOS反向器的輸出端；所述第四PMOS管的源極接電源，所述第四NMOS管的源極接地。
[0011]還包括第三CMOS反向器，其由第五PMOS管和第五NMOS管連接構(gòu)成；所述第五PMOS管接所述第五NMOS管的柵極作為第三CMOS反向器的輸入端，所述第五PMOS管接所述第五NMOS管的漏接作為第三CMOS反向器的輸出端；所述第五PMOS管的源極接電源，所述第五NMOS管的源極接地。
[0012]還包括開關(guān)管，其為第六NMOS管構(gòu)成；所述開關(guān)管的源極接EEPROM位線，所述開關(guān)管的漏極連接所述第一 CMOS反向器的輸出端和所述二輸入或非門的第二輸入端，所述開關(guān)管的柵極作為控制信號輸入端。
[0013]所述第一 CMOS反向器的輸入端同時連接所述二輸入或非門的輸出端和第二 CMOS反向器的輸入端，所述第一 CMOS反向器輸出端同時連接二輸入或非門的輸出端和第二CMOS反向器的輸入端，所述第二CMOS反向器的輸出端連接所述第三CMOS反向器的輸入端。
[0014]所述二輸入或非門的第一輸入端，作為read信號輸入端；所述第三CMOS反向器的輸出端作為數(shù)據(jù)信號輸出端。
[0015]進(jìn)一步的，所述鏡像電流模塊由支路電流源、第六PMOS管和第七PMOS管連接構(gòu)成；所述第六PMOS管的柵極與所述第七PMOS管的柵極對接后，與第六PMOS管的漏極連接并接入所述支路電流源；所述第六PMOS管的源極接電源，第七PMOS管的源極接電源；所述第七PMOS管的漏極作為鏡像電流輸出端。
[0016]微功耗EEPROM靈敏放大器電路的工作過程:
[0017](I)當(dāng)所述二輸入或非門的第一輸入端輸入read信號為電源電平，所述第六NMOS管的柵極輸入控制信號為低電平時，所述的微功耗EEPROM靈敏放大器電路處于未工作狀態(tài)。
[0018](2)當(dāng)所述read信號為電源電平，控制信號為高電平時，EEPROM靈敏放大器電路處于預(yù)充電狀態(tài)，此時EEPROM的位線充電，預(yù)備讀出EEPROM的數(shù)據(jù)信息。
[0019](3)當(dāng)所述read信號為低電平，所述控制信號為高電平時，為數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)；所述二輸入或非門和所述的第一 CMOS反向器組成鎖存器，讀出并鎖存EEPROM的數(shù)據(jù)信息，并經(jīng)過所述的第二 CMOS反向器和所述的第三CMOS反向器整形放大，輸出EEPROM的存儲信息。
[0020]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明在不工作和讀取狀態(tài)時幾乎沒有消耗功耗，而在預(yù)充電過程中也僅消耗鏡像電流的功耗，實(shí)現(xiàn)低功耗下有效讀取和放大EEPROM存儲的數(shù)據(jù)信肩、O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明中微功耗EEPROM靈敏放大器電路圖。
[0022]圖2是本發(fā)明中微功耗EEPROM靈敏放大器電路與EEPROM存儲單元的連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
[0024]附圖1示出的微功耗EEPROM靈敏放大器的電路結(jié)構(gòu)，其中，按照常規(guī)電路標(biāo)示，所有PMOS管依序記為(MP)，NMOS管依序記為(MN)，Bitline端接EEPROM的位線，vpwr接電源，vgnd接地。
[0025]微功耗EEPROM靈敏放大器由鏡像電流模塊(5)、第一 CMOS反向器⑴、二輸入或非門⑵、和構(gòu)成放大電路模塊的第二 CMOS反向器(3)、第三CMOS反向器⑷，以及一個開關(guān)管(6)組成。
[0026]第一 CMOS反向器⑴由MPl和麗I連接構(gòu)成；MP1和麗I的柵極相連作為輸入端，MPl和麗I的漏極相連作為輸出端；MP1的源極接入鏡像電流，麗I的源極接地。
[0027]二輸入或非門⑵由MP2、MP3和麗2、麗3連接構(gòu)成；MP2的柵極接麗2的柵極作為二輸入或非門(2)的第一輸入端，MP3的柵極接麗3的柵極作為二輸入或非門(2)的第二輸入端，MP3漏極同時接麗2漏極和麗3漏極，作為二輸入或非門(2)的輸出端；MP2的漏極接MP3源極，MP2的源極接電源，麗2源極接地，麗3源極接地。
[0028]第二 CMOS反向器(3)由MP4和MN4管連接構(gòu)成；MP4接MN4的柵極作為第二 CMOS反向器⑶的輸入端，MP4接MN4的漏接作為第二 CMOS反向器(3)的輸出端；MP4的源極接電源，MN4的源極接地。
[0029]第三CMOS反向器⑷由MP5和麗5連接構(gòu)成；MP5接麗5的柵極作為第三CMOS反向器⑷的輸入端，MP5接麗5的漏接作為第三CMOS反向器(4)的輸出端；MP5的源極接電源，麗5的源極接地。
[0030]第一 CMOS反向器⑴的輸入端同時連接二輸入或非門⑵的輸出端和第二 CMOS反向器⑶的輸入端，第一 CMOS反向器⑴輸出端同時連接二輸入或非門⑵的輸出端和第二 CMOS反向器(3)的輸入端，第二 CMOS反向器(3)的輸出端連接第三CMOS反向器(4)的輸入端。第二 CMOS反向器(3)、第三CMOS反向器⑷構(gòu)成放大電路模塊。
[0031]開關(guān)管(6)由MN6構(gòu)成，MN6的源極接EEPROM位線，MN6的漏極連接第一 CMOS反向器(I)的輸出端和二輸入或非門(2)的第二輸入端，MN6的柵極作為控制信號輸入端。
[0032]二輸入或非門⑵的第一輸入端，作為read信號輸入端；第三CMOS反向器⑷的輸出端作為數(shù)據(jù)信號輸出端。
[0033]鏡像電流(5)模塊中，MP6的柵極和MP7的柵極對接，并與MP6的漏極并接入支路電流源；MP6的源極接電源，和MP7的源極接電源；MP7的漏極輸出鏡像電流。
[0034]如附圖2所示，微功耗EEPROM靈敏放大器連接EEPROM存儲單元Merory Cell (7) 0由開關(guān)管(6)中MN6的源極連接EEPROM位線(Bitline)，Merory Cell接入一個MP管的源極，MP管漏極接地，MP管柵極為PROGRAM控制端。
[0035]微功耗EEPROM靈敏放大器的工作過程如下:
[0036](I)不工作時,二輸入或非門第一輸入端的read信號為電源電平,MN6的柵極為低信號，從而MN6截止。二輸入或非門⑵輸出OUTb為低電平，經(jīng)過第二 CMOS反向器(3)、第三CMOS反向器(4)整形放大，本發(fā)明微功耗EEPROM靈敏放大器電路輸出一個低電平。OUTb為低電平，MPl打開，給MPl的漏極充電，由于二輸入或非門和第一 CMOS反向器(I)組成鎖存器，形成了一個反饋電路，較快了給MPl漏極充電的時間。在這個過程中電路幾乎沒有消耗功耗。
[0037](2)預(yù)充電過程,二輸入或非門⑵第一輸入端的read信號為電源電平，MN6的柵極為電源信號，Merory Cell的MS管的柵極SG為電源電平，Merory Cell的MC管的柵極CG為一個區(qū)分浮柵管“O ”和“ I ”閾值電壓的中間電平，PROGRAM接電源電平，MN6打開，鏡像電流通過MPl和MN6給存儲器單元的位線Bitline充電。如果浮柵管為高閾值管，則MC管不導(dǎo)通，Bitline為高電平，既二輸入或非門(2)的第二輸入端為高電平，如果浮柵管為低閾值管，則MC管導(dǎo)通，MN6的源極電壓為MP的源漏電壓、MC管的源漏電壓、MS管的源漏電壓、MN6管源漏電壓的總和，而這些元件都處在線性區(qū)，而MP7為鏡像電流管，處在飽和區(qū)。從而導(dǎo)致MN6的源極電壓不足以打開MN2，既可認(rèn)為二輸入或非門(2)的第二輸入端為低電平；
[0038](3)讀取過程，二輸入或非門(2)第一輸入端的read信號為低電平，MN6的柵極為電源信號，Merory Cell的MS管的柵極SG為電源電平，Merory Cell的MC管的柵極CG為一個區(qū)分浮柵管“O”和“I”閾值電壓的中間電平，PROGRAM接電源電平，由于二輸入或非門
(2)第一輸入端的read信號為低電平，根據(jù)二輸入或非門(2)邏輯關(guān)系，二輸入或非門(2)的輸出電平由二輸入或非門(2)的第二輸入端控制。
[0039]根據(jù)預(yù)充電過程，如果存儲單元的浮柵管為高閾值管，二輸入或非門(2)的第二輸入端為高電平，那么二輸入或非門(2)輸出為低電平，MPl導(dǎo)通,二輸入或非門(2)與第一CMOS反向器(I)組成鎖存器，二輸入或非門(2)輸出經(jīng)過第二 CMOS反向器(3)、第三CMOS反向器⑷整形放大，微功耗EEPROM靈敏放大器電路輸出低電平。
[0040]如果存儲單元的浮柵管為低閾值管，二輸入或非門(2)的第二輸入端為低電平，那么二輸入或非門(2)輸出為高電平，MNl導(dǎo)通，MPl截止，進(jìn)一步使得二輸入或非門(2)的第二輸入端為低電平，二輸入或非門(2)與第一 CMOS反向器(I)組成鎖存器,二輸入或非門⑵輸出經(jīng)過第二 CMOS反向器(3)、第三CMOS反向器(4)整形放大，微功耗EEPROM靈敏放大器電路輸出高電平。在讀取過程中EEPROM靈敏放大器電路幾乎沒有額外功耗。
[0041]以上描述只是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，各例說明不對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對前述的【具體實(shí)施方式】做修改或變形，不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種微功耗EEPROM靈敏放大器電路，其接入EEPROM的位線以讀取和放大EEPROM的數(shù)據(jù)信號，其特征在于，包括: 鏡像電流模塊，其為電路提供穩(wěn)定的偏置電流作為鏡像電流； 第一 CMOS反向器，其由第一 PMOS管和第一 NMOS管連接構(gòu)成；所述第一 PMOS管接所述第一 NMOS管的柵極作為第一 CMOS反向器的輸入端，所述第一 PMOS管接所述第一 NMOS管的漏極作為第一 CMOS反向器的輸出端；所述第一 PMOS管的源極接所述鏡像電流，所述第一NMOS管的源極接地； 二輸入或非門，其由第二 PMOS管、第三PMOS管和第二 NMOS管、第三NMOS管連接構(gòu)成；所述第二 PMOS管的柵極接所述第二 NMOS管的柵極作為所述二輸入或非門的第一輸入端，所述第三PMOS管的柵極接所述第三NMOS管的柵極作為所述二輸入或非門的第二輸入端，所述第三PMOS管漏極同時接所述第二 NMOS管漏極和所述第三NMOS管漏極,作為所述二輸入或非門的輸出端；所述第二 PMOS管的漏極接所述第三PMOS管源極，所述第二 PMOS管的源極接電源，所述第二 NMOS管源極接地，所述第三NMOS管源極接地； 第二 CMOS反向器，其由第四PMOS管和第四NMOS管連接構(gòu)成；所述第四PMOS管接所述第四NMOS管的柵極作為第二 CMOS反向器的輸入端，所述第四PMOS管接所述第四NMOS管的漏接作為第二 CMOS反向器的輸出端；所述第四PMOS管的源極接電源，所述第四NMOS管的源極接地； 第三CMOS反向器，其由第五PMOS管和第五NMOS管連接構(gòu)成；所述第五PMOS管接所述第五NMOS管的柵極作為第三CMOS反向器的輸入端，所述第五PMOS管接所述第五NMOS管的漏接作為第三CMOS反向器的輸出端；所述第五PMOS管的源極接電源，所述第五NMOS管的源極接地； 開關(guān)管，其為第六NMOS管構(gòu)成；所述開關(guān)管的源極接所述EEPROM的位線，所述開關(guān)管的漏極連接所述第一 CMOS反向器的輸出端和所述二輸入或非門的第二輸入端，所述開關(guān)管的柵極作為控制信號輸入端； 所述第一 CMOS反向器的輸入端同時連接所述二輸入或非門的輸出端和第二 CMOS反向器的輸入端，所述第一 CMOS反向器輸出端同時連接二輸入或非門的輸出端和第二 CMOS反向器的輸入端，所述第二 CMOS反向器的輸出端連接所述第三CMOS反向器的輸入端； 所述二輸入或非門的第一輸入端，作為read信號輸入端； 所述第三CMOS反向器的輸出端作為數(shù)據(jù)信號輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的微功耗EEPROM靈敏放大器電路，其特征在于，所述鏡像電流模塊由支路電流源、第六PMOS管和第七PMOS管連接構(gòu)成；所述第六PMOS管的柵極與所述第七PMOS管的柵極對接后，與第六PMOS管的漏極連接并接入所述支路電流源；所述第六PMOS管的源極接電源，第七PMOS管的源極接電源；所述第七PMOS管的漏極作為鏡像電流輸出端。
【文檔編號】G11C16/06GK104269189SQ201410581491
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】劉敬術(shù), 潘明尤, 李盛龍, 廖強(qiáng) 申請人:北海市蘊(yùn)芯電子科技有限公司