[發明專利]Flash靈敏放大器

有效

• 申請號: 201210306027.4
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102831921A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 王源;黃鵬;杜剛;康晉鋒;賈嵩;張興
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G11C7/06
• 分類號: G11C7/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

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、智能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占據著重要地位。集成電路（Integrated?Circuit，IC）產業對于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1是一種現有的適用于較低電源電壓下的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）用于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OUT1置為電源電壓VDD。開始工作后，先對位線BL上的寄生電容C_BL充電，將其預充到參考電壓V_REF，該過程也是對OUT1放電到V_REF的過程。然后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后電流大小不同（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V_th不同，V_th不同用于表示存1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OUT1上類似于加上了小的輸入信號，經過電流放大電路第一級放大之后，BL和OUT1上的電壓不同。然后由比較器OP對BL和OUT1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C_BL從0預充到V_REF的過程是該放大器速度的主要限制因素。

在圖1所示的Flash靈敏放大器中，晶體管M1-M6構成基本電流放大電路。晶體管M1、M2是差分放大對管。在存儲單元和參考單元導通前通過晶體管M1、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V_REF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I_C和流經參考單元的電流I_REF的微小電流差，能在BL和OUT1之間形成一個變化的電壓信號，其大小為ΔV_out=r_out（I_C-I_REF），其中，r_out為輸出端的小信號（BL和OUT1的電壓）等效電阻。經過電流放大電路后，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V_REF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于閾值電壓V_th不同而產生不同電流。

對于晶體管M1-M4，該四個晶體管構成了一個差分形式的放大器，由于電源電壓VDD僅由1個PMOS晶體管（M2）的漏源電壓和1個NMOS晶體管（M4）的漏源電壓構成，因此晶體管M1-M4可以工作在較低的漏源電壓下。