專利名稱：用于產(chǎn)生可變參考電平的讀出放大器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的讀出放大器，特別涉及在用于檢測(cè)數(shù)據(jù)的讀出放大器中改變參考電平的讀出放大器及方法。
背景技術(shù)：
隨著存儲(chǔ)器容量的趨于增加，由于相對(duì)微弱的數(shù)據(jù)信號(hào)和在位線電壓轉(zhuǎn)向穩(wěn)定電平之前的較長(zhǎng)延遲時(shí)間的原因，在讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候可能發(fā)生錯(cuò)誤。因此，對(duì)于存儲(chǔ)器設(shè)備而言通常使用讀出放大器來(lái)放大數(shù)據(jù)的信號(hào)電平，以提供更穩(wěn)定的讀出操作，然而通過(guò)減少位線的延遲時(shí)間而需要較低的功率電平。于2000年7月4日公布于Maloberti、題為“Mothod for reading amulti-level memory cell，用于讀取多電平存儲(chǔ)器單元的方法”的美國(guó)專利第6084797號(hào)披露了使用讀出放大器讀取數(shù)據(jù)的技術(shù)的例子。
一般地，讀出放大器將從核心單元檢測(cè)的核心單元電流Ic與在對(duì)核心單元的讀取操作期間具有預(yù)定電平的參考單元電流Ir相比較。根據(jù)比較結(jié)果，來(lái)確定被檢測(cè)核心單元是否為接通單元(on-cell)或關(guān)閉單元(off-cell)。例如，若核心單元電流Ic小于參考單元電流Ir，則核心單元被當(dāng)作為關(guān)閉單元D0。若核心單元電流Ic大于參考單元電流Ir，核心單元被當(dāng)作為接通單元D1。在該確定期間，核心單元電流(Ion和Ioff，也就是接通單元電流和關(guān)閉單元電流)和參考電流(Iref，也就是參考單元電流Ir)Ic及Ir的變化可由下面作為電源電壓變化的函數(shù)確定。
圖1是表示在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備中、作為變化電源電壓的函數(shù)的參考電流和核心單元電流的變化圖解表。
如圖1中說(shuō)明，當(dāng)核心單元處于關(guān)閉狀態(tài)(D0)下，核心單元關(guān)閉電流Ioff變得小于參考單元電流Iref。然而，當(dāng)將高電源電壓施加到基于核心單元的電氣特性的電路時(shí)，單元電流和參考電流Iref間的差逐漸地減小(參見(jiàn)圖1中箭頭1的陰影部分)。由于在高電壓HVcc環(huán)境中，與參考電壓Iref相比較，讀出邊緣(sensing margin)不足，因此核心單元關(guān)閉電流Ioff不足以通過(guò)讀出放大器進(jìn)行讀操作。另外，當(dāng)核心單元處于接通狀態(tài)時(shí)，盡管核心單元接通電流Ion大于參考電流Iref，但是核心單元的電氣特征在低電壓LVcc情況下減小了與參考電流Iref的邊緣差異(參見(jiàn)圖1中箭頭2的陰影部分)。同樣，在這種情形下，讀出放大器難以檢測(cè)核心單元的接通狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種讀出放大器和方法，其中，在識(shí)別有效數(shù)據(jù)中通過(guò)根據(jù)隨著操作電壓的變化而變化的參考單元電平(例如，參考單元電流或者參考單元電壓)，確保足夠的接通單元和關(guān)閉單元邊緣，從而防止了由于減少的邊緣電壓而帶來(lái)的讀取失敗。
一方面，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的讀出放大器，包括參考單元電平控制部件，其依據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓的變化改變用作識(shí)別數(shù)據(jù)的參考單元電平，確保足夠的接通單元和關(guān)閉單元邊緣，以便識(shí)別數(shù)據(jù)，而不受電源電壓的變化的影響；核心單元電平檢測(cè)器，其檢測(cè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元電平；和比較器，其通過(guò)將核心單元電平與參考單元電平比較來(lái)識(shí)別存儲(chǔ)在核心單元中的數(shù)據(jù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，參考單元控制部件包括參考電平控制器，其響應(yīng)比較電壓和多個(gè)依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；和參考電平發(fā)生器，其響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓而選擇地轉(zhuǎn)換多個(gè)的參考電流和響應(yīng)參考電流總和而產(chǎn)生參考單元電流。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元控制部件減少參考單元電流以增加參考單元電流和接通單元電流間的間隙，和在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元控制部件增加參考單元電流以增加參考單元電流和關(guān)閉單元電流間的間隙。
在另一個(gè)實(shí)施例中，參考電平控制器包括比較電壓發(fā)生器，其輸出從變化的電源電壓得到的恒定電平的比較電壓；分壓器，其通過(guò)連接在電源電壓和地之間的多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率提供從變化電源電壓得到的多個(gè)分壓；和控制電壓發(fā)生器，其在相應(yīng)分壓高于比較電壓時(shí)，輸出多個(gè)參考電平控制電壓中的每一個(gè)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，控制電壓發(fā)生器包括多個(gè)用于將分壓和比較電壓進(jìn)行比較的比較部件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)分壓高于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器增加激活的參考電平控制電壓的數(shù)量，并且，當(dāng)分壓低于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器減少激活的參考電平控制電壓的數(shù)量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，參考電平發(fā)生器包括參考電流發(fā)生部件，其產(chǎn)生在產(chǎn)生參考單元電流中用作參考的第一參考電流；轉(zhuǎn)換部件，其響應(yīng)由參考電平控制器提供的多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地輸出多個(gè)第二參考電流，第二參考電流被用于變化參考單元電流；和參考電平輸出部件，其將第一和第二參考電流的總和作為參考單元電平提供給比較器。
在另一個(gè)實(shí)施例中，第一參考電流和多個(gè)第二參考電流中的每一個(gè)互相具有相同的電平。
在另一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換部件包括多個(gè)開關(guān)晶體管，其響應(yīng)于多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地驅(qū)動(dòng)多個(gè)第二參考電流。
在另一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)晶體管中的每個(gè)與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元一樣具有相同工作特性。
在另一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)晶體管中的每個(gè)是NMOS和PMOS晶體管之一。
在另一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)晶體管是閃存單元晶體管。
在另一個(gè)實(shí)施例中，參考單元電平控制部件包括參考電平控制器，其產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓，以響應(yīng)比較電壓和多個(gè)依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓；和參考電平發(fā)生器，其響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地連接多個(gè)電阻，以及通過(guò)選擇連接的電阻器的組合電阻值劃分電源電壓而產(chǎn)生參考單元電壓。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元控制部件減少參考單元電壓以增加參考單元電流和接通單元電流間的間隙，和在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元控制部件增加參考單元電壓以增加參考單元電流和關(guān)閉單元電流間的間隙。
在另一個(gè)實(shí)施例中，參考電平控制器包括比較電壓發(fā)生器，其輸出從變化的電源電壓得到的恒定電平的比較電壓；分壓器，其通過(guò)連接在電源電壓和地之間的多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率提供從變化電源電壓得到的多個(gè)分壓；和控制電壓發(fā)生器，其在相應(yīng)分壓高于比較電壓時(shí)，輸出多個(gè)參考電平控制電壓中的每一個(gè)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，控制電壓發(fā)生器包括多個(gè)用于將分壓和比較電壓進(jìn)行比較的比較部件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)分壓高于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器增加激活的參考電平控制電壓的數(shù)量，當(dāng)分壓低于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器減少激活的參考電平控制電壓的數(shù)量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，參考電平發(fā)生器包括參考電壓產(chǎn)生部件，其包含第一輸出電阻器；和轉(zhuǎn)換部件，其響應(yīng)由參考電平控制器提供的多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地并聯(lián)多個(gè)第二輸出電阻器與第一輸出電阻器，其中使用第一輸出電阻器和多個(gè)激活的第二輸出電阻器的組合電阻值劃分電源電壓，從而產(chǎn)生參考單元電壓。
在另一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換部件包括多個(gè)開關(guān)晶體管，其選擇地并聯(lián)多個(gè)第二輸出電阻器與第一輸出電阻器，以響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓的。
在另一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)晶體管中的每個(gè)與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元一樣具有相同工作特性。
在另一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)晶體管中的每個(gè)是NMOS和PMOS晶體管之一。
在另一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)晶體管中的每個(gè)是閃存單元晶體管。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種讀出半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備中數(shù)據(jù)的方法，包括步驟(a)依據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的變化的電源電壓改變用作識(shí)別數(shù)據(jù)的參考單元電平，以確保足夠的接通單元和關(guān)閉單元邊緣以識(shí)別數(shù)據(jù)，而與電源電壓的變化無(wú)關(guān)；(b)讀出半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元電平；和(c)通過(guò)將核心單元電平與參考單元電平比較來(lái)識(shí)別存儲(chǔ)在核心單元中的數(shù)據(jù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，步驟(a)包括步驟(a-1)從變化的電源電壓中產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(a-2)將通過(guò)多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率劃分電源電壓獲得的電壓與比較電壓相比較，并產(chǎn)生響應(yīng)比較結(jié)果的多個(gè)參考電平控制電壓；(a-3)響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓而轉(zhuǎn)換多個(gè)參考電流；和(a-4)響應(yīng)轉(zhuǎn)換的參考電流的組合而產(chǎn)生參考單元電流。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(a-3)中，當(dāng)電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，激活的參考電流的數(shù)量減少，而當(dāng)電源電壓上升至比較電壓之上時(shí)，激活的參考電流的數(shù)量增加。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(a-3)中，從具有與核心單元相同工作特性的晶體管中產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換參考電流。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(a)中，在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元電流減少以增加參考單元電流和接通單元電流間的間隙，和在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元電流增加以增加參考單元電流和關(guān)閉單元電流間的間隙。
在另一個(gè)實(shí)施例中，步驟(a)包括步驟(a-1)從變化的電源電壓產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(a-2)通過(guò)多個(gè)電阻器、使用預(yù)定電阻率劃分電源電壓而形成分壓；(a-3)將分壓與比較電壓相比較，并響應(yīng)比較結(jié)果而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；(a-4)響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓而選擇地連接多個(gè)輸出電阻器；和(a-5)使用輸出電阻器的組合電阻率劃分電源電壓而產(chǎn)生參考單元電流。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(a-4)中，當(dāng)電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，輸出電阻器的組合電阻增加，并且當(dāng)電源電壓增加至比較電壓之上時(shí)，輸出電阻器的組合電阻減少。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(a)中，在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元電壓減少以增加參考單元電壓和接通單元電流間的間隙，而在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元電壓增加以增加參考單元電壓和關(guān)閉單元電流間的間隙。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種通過(guò)比較參考單元電流與核心單元電流而產(chǎn)生參考電平以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓，以響應(yīng)由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓產(chǎn)生的比較電壓和依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓；和(b)響應(yīng)參考電平控制電壓而轉(zhuǎn)換多個(gè)參考電流，并響應(yīng)轉(zhuǎn)換參考電流的組合而產(chǎn)生參考單元電流。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種通過(guò)比較參考單元電壓與核心單元電壓而產(chǎn)生一個(gè)參考電平以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓，以響應(yīng)由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓產(chǎn)生的比較電壓和依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓；和(b)響應(yīng)參考電平控制電壓來(lái)調(diào)整輸出電阻器的電阻值，和響應(yīng)調(diào)整的電阻值而產(chǎn)生參考單元電壓。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種通過(guò)比較參考單元電流與核心單元電流而產(chǎn)生一個(gè)參考電平以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)根據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的變化的電源電壓產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(b)通過(guò)多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率劃分電源電壓，并響應(yīng)比較電壓和分壓而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；(c)轉(zhuǎn)換多個(gè)參考電流以響應(yīng)參考電平控制電壓；和(d)產(chǎn)生參考單元電流以響應(yīng)轉(zhuǎn)換參考電流的組合。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種通過(guò)比較參考單元電壓與核心單元電壓而產(chǎn)生一個(gè)參考電平，以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)根據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的變化的電源電壓產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(b)依據(jù)由多個(gè)電阻器得到的預(yù)定電阻率劃分電源電壓，并響應(yīng)比較電壓和分壓而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；(c)選擇地連接多個(gè)輸出電阻器以響應(yīng)參考電平控制電壓；和(d)用輸出電阻器的組合電阻劃分電源電壓而產(chǎn)生參考單元電壓。


通過(guò)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體描述，本發(fā)明的前述和其它的目的、特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的，如結(jié)合附圖舉例說(shuō)明了其中貫穿不同情形的相同部分的相同特征。附圖沒(méi)有必要對(duì)說(shuō)明本發(fā)明原理的被安置的比例進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。
圖1是說(shuō)明在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備中、作為變化功率電源電壓函數(shù)的參考電流和核心單元電流的變化圖解表。
圖2是依據(jù)本發(fā)明的讀出放大器的方框圖。
圖3至圖6是依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明的讀出放大器、被包含在讀出放大器中的核心單元電平檢測(cè)器和比較器的電路圖。
圖7是依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明的圖2到圖6中的參考電平控制器的電路圖。
圖8是依據(jù)本發(fā)明的圖7的電壓檢測(cè)器的電路圖。
圖9是說(shuō)明作為變化電源電壓函數(shù)的比較電壓和由電阻器劃分的電壓特點(diǎn)的圖表。
圖10是說(shuō)明作為變化電源電壓函數(shù)的電壓檢測(cè)器輸出的圖表。
圖11是依據(jù)本發(fā)明的在圖3中所示的參考電平發(fā)生器的電路圖。
圖12是依據(jù)本發(fā)明的在圖4中所示的參考電平發(fā)生器的電路圖。
圖13是依據(jù)本發(fā)明的在圖5中所示的參考電平發(fā)生器的電路圖。
圖14是依據(jù)本發(fā)明的在圖6中所示的參考電平發(fā)生器的電路圖。
圖15是依據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明識(shí)別讀出放大器的數(shù)據(jù)及改變參考電平的方法的流程圖。
圖16是依據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明在讀出放大器中參考電流的性能的圖表。
圖17是依據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明在讀出放大器中參考電壓的性能的圖表。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，下面將更詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明可以不同形式實(shí)施，然而不應(yīng)當(dāng)被限制到這里闡明的實(shí)施例。再者，提供的這些實(shí)施例，以使本發(fā)明披露全面和完整，并將本發(fā)明的范圍充分傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在整個(gè)說(shuō)明中相同標(biāo)記表示相同部分。
此后，將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的讀出放大器基于從半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的功率源或電源提供的電壓劃分的電壓和內(nèi)部產(chǎn)生的預(yù)定比較電壓來(lái)改變參考單元電平(例如，參考單元電流或參考單元電壓)。因此，在低電源電壓的情形下，通過(guò)參考單元的較低電平獲得的接通單元邊緣是足夠的，并且在高電源電壓的情形下，通過(guò)參考單元的較高電平獲得的接通單元邊緣也是足夠的。
圖2是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的讀出放大器的方框圖。
參考圖2，本發(fā)明的讀出放大器200由參考單元電平控制部件210、核心單元電平檢測(cè)器270和比較器290組成。參考從半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓Vcc劃分的電壓Vr12、Vr23、......和內(nèi)部產(chǎn)生的比較電壓Vcomp，參考單元電平控制部件210輸出參考電平(參考單元電流Ir或參考單元電壓Vr)給比較器290。核心單元電平檢測(cè)器270檢測(cè)來(lái)自半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元的核心單元電平(核心單元電流Ic或核心單元電壓Vc)，然后輸出檢測(cè)的核心單元電平給比較器290。比較器290通過(guò)將核心單元電平Ic或Vc和參考單元電平Ir或Vr進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別存儲(chǔ)在核心單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，該核心單元電平Ic或Vc由參考單元電平控制部件210供給，參考單元電平Ir或Vr由核心單元電平檢測(cè)器270供給。
參考單元電平控制部件210包含參考電平控制器120和參考電平發(fā)生器240。參考電平控制器120比較從電源電壓Vcc劃分的電壓Vr12、Vr23......和具有預(yù)定電平的比較電壓Vcomp。作為比較的結(jié)果，產(chǎn)生了多個(gè)參考電平控制電壓Vdo1～VdoN。響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓Vdo1～VdoN而通過(guò)轉(zhuǎn)換電流或電壓，參考電平控制器120產(chǎn)生參考電平Ir或Vr。
當(dāng)電源電壓Vcc變?yōu)榈陀诒容^電壓Vcomp時(shí)，參考電平Ir或Vr變低，因而增加接通單元的間隙。反之，當(dāng)電源電壓Vcc變?yōu)楦哂诒容^電壓Vcomp時(shí)，參考電平Ir或Vr變高，因而增加關(guān)閉單元的間隙。因此，獲得的用于讀取接通單元或關(guān)閉單元的邊緣是足夠的，從而適當(dāng)?shù)刈R(shí)別有效數(shù)據(jù)，因此防止了由于電壓邊緣短而帶來(lái)的讀出失敗。
依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，圖3說(shuō)明讀出放大器200、以及包含在讀出放大器200中的核心單元電平檢測(cè)器270和比較器290的電路。圖3例證性示出參考單元電流Ir變化時(shí)的電路結(jié)構(gòu)。
參考圖3，比較器290由第一PMOS晶體管MP1和第一NMOS晶體管MN1組成，它們的電流通路以串聯(lián)形式連接在電源電壓Vcc和地之間。在第一PMOS和NMOS晶體管MP1、MN1之間，配置輸出節(jié)點(diǎn)SAOUT。
響應(yīng)通過(guò)控制端(也就是它的柵極)、從核心單元電平檢測(cè)器270提供的核心單元電流Ic，第一PMOS晶體管MP1給輸出節(jié)點(diǎn)SAOUT充電。響應(yīng)通過(guò)控制端(也就是它的柵極)、從參考單元電平控制部件210提供的參考單元電流Ir，第一NMOS晶體管MN1給輸出節(jié)點(diǎn)SAOUT放電。在輸出節(jié)點(diǎn)SAOUT的輸出信號(hào)是使用通過(guò)第一PMOS和NMOS晶體管MP1、MN1的每個(gè)核心單元電流Ic和參考單元電流Ir的充電和放電的結(jié)果，其作為核心單元識(shí)別數(shù)據(jù)。換言之，比較器290執(zhí)行了把流經(jīng)第一PMOS晶體管MP1的核心單元電流Ic與流經(jīng)第一NMOS晶體管MN1的參考單元電流Ir進(jìn)行比較的運(yùn)算。作為其的比較結(jié)果，當(dāng)核心單元電流Ic小于參考單元電流Ir時(shí)，核心單元被識(shí)別為關(guān)閉狀態(tài)D0，以及當(dāng)核心單元電流Ic大于參考單元電流Ir時(shí)，核心單元被識(shí)別為接通狀態(tài)D1。
核心單元電平探測(cè)器270包含第二PMOS和NMOS晶體管、MP2和MN2，其電流通路以串聯(lián)形式連接在電源電壓Vcc和地之間。
第二NMOS晶體管MN2響應(yīng)通過(guò)控制端(也就是它的柵極)的存儲(chǔ)器設(shè)備的字線電壓Vw1，并輸出與字線電壓Vw1一致的核心單元電流Ic。連接在電源電壓Vcc和第二NMOS晶體管MN2之間的第二PMOS晶體管MP2的柵極通常連接到第一PMOS晶體管MP1的控制端，與第一PMOS晶體管MP1形成電流鏡像電路。使用該電流鏡像回路，第二NMOS晶體管MN2產(chǎn)生的核心單元電流Ic被傳送給比較器290。此處，盡管沒(méi)有在圖3中示出，使用與核心單元電平探測(cè)器270中同樣方式的電流鏡像回路，比較器290的第一NMOS晶體管MN1響應(yīng)參考單元電平控制部件210產(chǎn)生的參考單元電流Ir，其將結(jié)合圖11在下面描述。
圖4舉例說(shuō)明了依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的讀出放大器300，在讀出放大器300中包含的核心單元電平檢測(cè)器370和一個(gè)比較器390的電路。圖4例證性示出參考單元電流Ir變化時(shí)的電路結(jié)構(gòu)。
示出在圖4中電路除了核心單元電平檢測(cè)器370的晶體管ST1是閃存單元型晶體管外，其與圖3中電路在結(jié)構(gòu)和工作上相似。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元可以由如圖3中說(shuō)明的傳統(tǒng)的MOS晶體管MN2、或由如圖4中說(shuō)明的閃存單元晶體管ST1組成。在此例中，構(gòu)成核心單元電平檢測(cè)器270或370的晶體管與核心單元中的相同。因而，在保持核心單元自身的性能的時(shí)候，可能高效變化參考單元電流Ir。
圖5舉例說(shuō)明了依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的讀出放大器400、包含在讀出放大器400中的核心單元電平檢測(cè)器470和比較器490的電路。同樣，圖5例證性示出參考單元電壓Vr變化時(shí)的電路結(jié)構(gòu)。
參考圖5，比較器490由差分放大器組成，該差分放大器的一個(gè)輸入端接收來(lái)自核心單元電平檢測(cè)器470的核心單元電壓Vc，該差分放大器的另一個(gè)輸入端接收來(lái)自參考單元電平控制部件410的參考單元電壓Vr。比較器490將核心單元電壓Vc與參考單元電壓Vr比較。如果核心單元電壓Vc高于參考單元電壓Vr，則輸出端SAOUT產(chǎn)生作為讀出結(jié)果的電平“1”。如果核心單元電壓Vc低于參考單元電壓Vr，則輸出端SAOUT產(chǎn)生作為讀出結(jié)果的電平“0”。
核心單元電平檢測(cè)器470包含第一PMOS和NMOS晶體管、MP1和NM1，其電流通路以串聯(lián)形式連接在電源電壓Vcc和地之間。
第一NMOS晶體管MN1響應(yīng)施加到其控制端(也就是柵極)的字線電壓Vw1，建立與字線電壓Vw1對(duì)應(yīng)的核心單元電壓Vc。第一PMOS晶體管MP1的電流通路以串聯(lián)形式連接在電源電壓Vcc和第一NMOS晶體管MN1的電流通路之間。第一PMOS晶體管MP1通過(guò)其柵極響應(yīng)核心單元電壓Vc。另外的細(xì)節(jié)將參考圖13在下面描述。
圖6舉例說(shuō)明了依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的讀出放大器500、包含在讀出放大器500中的核心單元電平檢測(cè)器570和比較器590的電路。圖6例證性示出參考單元電壓Vr變化時(shí)的電路結(jié)構(gòu)。
示出在圖6中電路除了核心單元電平檢測(cè)器570的晶體管ST1是閃存單元型晶體管外，其與圖5中電路在結(jié)構(gòu)和工作上相似。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元可以由如圖5中說(shuō)明的傳統(tǒng)的MOS晶體管或由如圖6中說(shuō)明的閃存單元晶體管ST1組成。在此例中，構(gòu)成核心單元電平探測(cè)器470或570的晶體管與核心單元中的相同。因而，在保持核心單元自身的性能的同時(shí)，可能高效地改變參考單元電壓Vr。
圖7是說(shuō)明示出在圖2至圖6中的參考電平控制器120的電路圖，如用于調(diào)整參考單元電流Ir和參考單元電壓Vr的電平。
參考圖7，參考電平控制器120包含比較電壓發(fā)生器121和控制電壓發(fā)生器123。比較電壓發(fā)生器121輸出恒定電平的比較電壓Vcomp，和控制電壓發(fā)生器123輸出多個(gè)參考電平控制電壓Vdo1～Vdo4以改變參考單元電流Ir的電平。
比較電壓發(fā)生器121由以串聯(lián)形式連接到電源電壓Vcc的第一和第二電阻器Rx1和Rx2、連接在第二電阻器Rx2和地電壓之間的第一和第二NMOS晶體管MN11和MN12、以及連接在電阻器Rx1和Rx2的接觸節(jié)點(diǎn)與地電壓之間的第一PMOS晶體管MP11組成。第一PMOS晶體管MP11的控制端(也就是門電極)連接至第二電阻器Rx2和第一NMOS晶體管MN11間的接觸節(jié)點(diǎn)。第一NMOS晶體管MN11的控制端(也就是柵極)連接至電阻器Rx1和Rx2間的接觸節(jié)點(diǎn)。第二NMOS晶體管MN12的控制端(也就是柵極)連接至電源電壓Vcc。
如果響應(yīng)電源電壓電平的減小，比較電壓Vcomp在預(yù)定電平生成，那么第一NMOS晶體管MN11就導(dǎo)通以響應(yīng)由第一電阻器Rx1設(shè)定的比較電壓Vcomp，同時(shí)第二NMOS晶體管MN12導(dǎo)通以響應(yīng)降低的電源電壓Vcc。跟隨第一和第二晶體管MN1和MN2的啟動(dòng)，比較電壓Vcomp和施加到第一PMOS晶體管MP11的控制端的電壓隨通過(guò)第一和第二NMOS晶體管MN1和MN12的放電操作逐漸降低。如果施加到第一PMOS晶體管MP11的電壓變得低于預(yù)定電平，則激活第一PMOS晶體管MP11激活從而開始充電比較電壓Vcomp。以這種方式，由于補(bǔ)償?shù)某潆姾头烹姴僮?，比較電壓Vcomp保持為恒定電平，而不受外界環(huán)境變化帶來(lái)的影響。以這種操作產(chǎn)生的比較電壓Vcomp被用作建立用于讀出放大器操作的參考電平(也就是，指的是調(diào)整參考單元電流電平時(shí)的電壓)。
控制電壓發(fā)生器123由多個(gè)電壓檢測(cè)器1251～1254和分壓器127組成。用多個(gè)串聯(lián)連接在電源電壓Vcc和地之間的電阻器R1～R5依據(jù)預(yù)定的比率、通過(guò)劃分電源電壓Vcc而建立電壓Vr12～Vr45。電壓檢測(cè)器檢測(cè)由電阻器R1～R5設(shè)定的分壓Vr12～Vr45，然后通過(guò)將分壓Vr12～Vr45與比較電壓Vcomp進(jìn)行比較，從而輸出參考電平控制電壓Vdo1～Vdo4。同時(shí)圖7例證性示出了四個(gè)電壓檢測(cè)器，依據(jù)應(yīng)用的需要，可以改變電壓檢測(cè)器和電阻器的數(shù)量、和電阻器的電阻電平及相關(guān)的比率。
圖8是示出在圖7的電壓檢測(cè)器125x(1251～1254中之一)的詳細(xì)電路圖。圖9是說(shuō)明作為變化電源電壓Vcc函數(shù)的比較電壓Vcomp和由電阻器劃分的電壓Vr12～Vr45的特點(diǎn)。圖10是說(shuō)明作為變化電源電壓Vcc函數(shù)的電壓檢測(cè)器1251～1254在輸出時(shí)的電壓Vdo1～Vdo4的圖形。
參考圖8，電壓探測(cè)器125x包含接收來(lái)自分壓器127的分壓Vrxy(Vr12～Vr45中之一)的第一輸入端、接收來(lái)自比較電壓發(fā)生器121的比較電壓Vcomp的第二輸入端和輸出端，參考電平控制電壓Vdox(Vdo1～Vdo4中之一)從該輸出端被施加到參考電平發(fā)生器121。
每個(gè)電壓檢測(cè)器125x包含形成電流鏡像回路的第一和第二PMOS晶體管MP21和MP22、第一和第二NMOS晶體管MN21和MN22、第三NMOS晶體管MN23、第四NMOS晶體管MN24；在電流鏡像回路中，其電流通路一端連接至電源電壓Vcc和它們的控制端(也就是柵極)連接在一起；第一和第二NMOS晶體管MN21和MN22的電流通路連接到PMOS晶體管MP21和MP22的電流通路的另一端；第三NMOS晶體管MN23的電流通路通常連接到NMOS晶體管MN21和MN22的電流通路的另一端；第四NMOS晶體管MN24的電流通路連接到第三NMOS晶體管MN23的電流通路的另一端和地之間。第二NMOS晶體管MN22的控制端(柵極)被用作接收分壓Vrxy的第一輸入端，同時(shí)第一NMOS晶體管MN21的控制端(柵極)被用作接收比較電壓Vcomp的第二輸入端。第一PMOS和NMOS晶體管MP21和MN21的電流通路的接觸點(diǎn)被作為輸出端，從此產(chǎn)生參考電平控制電壓Vdox。
參考圖8至圖10，現(xiàn)在在下面說(shuō)明電壓檢測(cè)器125x的工作。
首先，電壓檢測(cè)器125x的第二NMOS晶體管MN22通過(guò)其控制端(也就是第一輸入端)響應(yīng)由分壓器127提供的分壓Vrxy。當(dāng)電源電壓Vcc設(shè)定的分壓Vrxy大于預(yù)定電壓時(shí)，第二NMOS晶體管MN22導(dǎo)通，將輸入其的與分壓Vrxy相應(yīng)的電平的電流拉入(draw)。
流經(jīng)第二NMOS晶體管MN22的電流經(jīng)過(guò)第一和第二PMOS晶體管MP21和MP22的電流鏡像回路傳送給第一PMOS晶體管MP21，充電電壓檢測(cè)器125x的輸出端。其間，第一NMOS晶體管MN21將電流拉向第三和第四NMOS晶體管MN23和MN24以響應(yīng)通過(guò)第二輸入端提供的比較電壓Vcomp，放電輸出端Vdox。因此，根據(jù)在輸出端充電和放電操作的結(jié)果(也就是分壓Vrxy和比較電壓Vcomp比較的結(jié)果)，確定了參考電平控制電壓Vdox。
在圖9中，由箭頭1至4指示的位置表示從此時(shí)電壓檢測(cè)器125x(也就是1251～1254)開始產(chǎn)生高電平的參考電平控制電壓Vdox(也就是Vdo1～Vdo4)的時(shí)間點(diǎn)。同樣，在圖10中箭頭1至4指示的位置表示在如圖9中箭頭1至4指示的時(shí)間點(diǎn)處電壓檢測(cè)器125x產(chǎn)生的參考電平控制電壓Vdox。如從圖9和圖10中能看到的，當(dāng)電源電壓Vcc達(dá)到箭頭表示的點(diǎn)時(shí)(也就是，如果分壓Vrxy變?yōu)榇笥诒容^電壓Vcomp)，電壓探測(cè)器1251～1254中的每個(gè)產(chǎn)生的參考電平控制電壓Vdo1～Vdo4在低電平開始并快速增長(zhǎng)至高電平。
因第三和第四NMOS晶體管MN23和NM24的控制端連接至電源電壓Vcc，晶體管MN23和NM24保持激活。這樣，第三和第四NMOS晶體管MN23和NM24作為電流吸收器(current sink)工作，該電流吸收器將施加到其上的電流流入到地電源中。
如前所述，確定由電壓檢測(cè)器125x產(chǎn)生的參考電平控制電壓Vdox，以響應(yīng)在依賴于分壓Vrxy和比較電壓Vcomp的輸出端處充電和放電的電流量。例如，當(dāng)從電源電壓Vcc上升的分壓Vrxy低于比較電壓Vcomp時(shí)，積累在輸出端的電荷數(shù)少于從輸出端釋放的電荷數(shù)，因而在低電平產(chǎn)生參考電平控制電壓Vdox。反之，當(dāng)從電源電壓Vcc上升的分壓Vrxy高于比較電壓Vcomp時(shí)，積累在輸出端的電荷數(shù)大于從輸出端釋放的電荷數(shù)，從而在高電平產(chǎn)生參考電平控制電壓Vdox。因此，當(dāng)電源電壓Vcc是在相對(duì)較高電平時(shí)，就增加了產(chǎn)生高電平參考電平控制電壓的電壓檢測(cè)器的數(shù)量，當(dāng)電源電壓Vcc是在相對(duì)較低電平時(shí)，就增加了產(chǎn)生低電平參考電平控制電壓的電壓檢測(cè)器的數(shù)量。
圖11是示出在圖3中的參考電平發(fā)生器240的詳細(xì)電路圖，圖12是一個(gè)示出在圖4中的參考電平發(fā)生器340的詳細(xì)電路圖。示出在圖11和圖12中的電路是應(yīng)用到改變參考單元電流Ir情形的例子。
除了參考電平發(fā)生器340的晶體管ST31-ST35是閃存單元型晶體管外，圖12的電路與圖11的電路是同樣的結(jié)構(gòu)和操作。下面討論圖11的電路的詳細(xì)操作。圖12的電路操作與圖11的電路操作相同，因而不在下面詳細(xì)討論。
參考圖11，參考電平發(fā)生器240包含轉(zhuǎn)換部件245、參考電平發(fā)生部件246、和參考電平輸出部件247。
參考電平發(fā)生部件246輸出與存儲(chǔ)器設(shè)備的字線電壓Vw1相對(duì)應(yīng)的參考電流Icr。轉(zhuǎn)換部件245選擇性輸出多個(gè)參考電流Icr，其每一個(gè)具有與參考電平發(fā)生部件246提供的參考電流Icr同樣的電流電平，以響應(yīng)參考電平控制器120提供的參考電平控制電壓Vdo1～Vdo4。參考電平輸出部件247對(duì)參考電平發(fā)生部件246的參考電流Icr和選擇的轉(zhuǎn)換部件245的參考電流求和，然后給比較器290提供求和的參考電流Ir。
為了實(shí)施，參考電平輸出部件247包含其控制端(柵極)連接在一起以形成一個(gè)電流鏡像回路的第一和第二PMOS晶體管MP31和MP32，以及其控制端連接至比較器290的第一NMOS晶體管MN1的控制端以形成電流鏡像回路的第一NMOS晶體管MN31。
第一PMOS晶體管MP31經(jīng)過(guò)其電路通路的一端連接到電源電壓Vcc，并通過(guò)其電路通路的另一端和其控制端一起連接到參考電平發(fā)生部件246和轉(zhuǎn)換部件245。第二PMOS晶體管MP32經(jīng)過(guò)其電路通路的一端連接到電源電壓Vcc。第二PMOS晶體管MP32的控制端(柵極)連接到第一PMOS晶體管MP31的控制端以與第一PMOS晶體管MP31形成電流鏡像回路，作為參考單元電流Ir的來(lái)自轉(zhuǎn)換部件245和參考電平發(fā)生部件246的電流之和通過(guò)該回路被輸出。第二PMOS晶體管MP32的電流通路另一端通常連接到第一NMOS晶體管MN31的電流通路端和控制端。第一NMOS晶體管MN31傳送電流和(也就是參考單元電流Ir)給比較器290。
換言之，第一和第二PMOS晶體管MP31和MP32使用電流鏡像的方式將電流和(也就是參考單元電流Ir)提供給第一NMOS晶體管MN31。然后從第一和第二PMOS晶體管MP31和MP32、經(jīng)過(guò)電流鏡像回路，第一NMOS晶體管MN31將參考單元電流Ir傳送給比較器290的第一NMOS晶體管MN1。
參考電平發(fā)生部件246具有通過(guò)其電流通路的一端連接到第一PMOS晶體MP31的電流通路另一端的第二NMOS晶體管MN32，其被包含在參考電平輸出部件247中。第二NMOS晶體管MN32通過(guò)它的控制端(柵極)響應(yīng)存儲(chǔ)器設(shè)備的字線電壓Vw1，輸出與字線電壓Vw1相對(duì)應(yīng)的參考電流Icr。流經(jīng)第二NMOS晶體管MN32的參考電流Icr被用于產(chǎn)生參考單元電流Ir。
轉(zhuǎn)換部件245包含多個(gè)開關(guān)晶體管MN33～MN36，該多個(gè)開關(guān)晶體管可選擇的輸出具有相同電平的被參考電平發(fā)生部件246供給作為參考電流Icr的多個(gè)參考電流。
多個(gè)開關(guān)晶體管MN33～MN36通過(guò)它們的電流通路與包含在參考電平發(fā)生部件246中的第二NMOS晶體管MN32的電流通路以并聯(lián)形式連接，以便可選擇地輸出具有與由第二NMOS晶體管MN32提供的參考電流Icr相同電平多個(gè)參考電流，以響應(yīng)通過(guò)它們控制端(柵極)施加的多個(gè)控制電壓Vdo1～Vdo4。例如，每個(gè)開關(guān)晶體管MN33～MN36在參考電平控制電壓Vdox處于高電平時(shí)導(dǎo)通，輸出從第二NMOS晶體管MN32產(chǎn)生的相同的參考電流。否則，每個(gè)開關(guān)晶體管在參考電平控制電壓Vdox處于低電平時(shí)截止，以使其中不流過(guò)任何電流。
參考電平輸出部件247產(chǎn)生的參考單元電流Ir由參考電平發(fā)生部件246的參考電流Icr和開關(guān)晶體管MN33～MN36的參考電流的和組成。例如，如果開關(guān)晶體管MN33～MN36全部截止，轉(zhuǎn)換部件245的參考單元電流Ir恒等于參考電平發(fā)生部件246產(chǎn)生的參考電流Icr(也就是，Ir＝Icr)。如果開關(guān)晶體管MN33～MN36全部導(dǎo)通，轉(zhuǎn)換部件245的參考單元電流Ir恒等于參考電平發(fā)生部件246的參考電流Icr和開關(guān)晶體管MN33～MN36的參考電流的總和(也就是，Ir＝Icr+4*Icr＝5*Icr)。
如上所述，本發(fā)明的讀出放大器200輸出參考單元電流Ir的可變電平，以與電壓檢測(cè)器1251～1254供給的控制電壓Vdo1～Vdo4相一致。在該情形，在電源電壓Vcc處于相對(duì)較低電平時(shí)，導(dǎo)致少數(shù)控制電壓Vdo1～Vdo4被激活，而當(dāng)電源電壓Vcc處于相對(duì)較高電平時(shí)，導(dǎo)致多數(shù)控制電壓Vdo1～Vdo4被激活。因此，當(dāng)電源電壓Vcc變低時(shí)，參考單元電流Ir減少以使有足夠的接通單元邊緣(on-cell margin)。同樣，當(dāng)電源電壓Vcc在高電平時(shí)，參考單元電流Ir增加以使有足夠的截止單元邊緣(off-ce1l margin)。
圖13是示出在圖5中的參考電平發(fā)生器440的電路圖。圖14是示出在圖6中的參考電平發(fā)生器540的電路圖。在圖13和圖14中示出的電路是應(yīng)用在改變參考單元電壓Vr情形的例子。
除了參考電平發(fā)生器540的晶體管ST31-ST35是閃存單元型晶體管外，圖14的電路與圖13的電路是同樣的結(jié)構(gòu)和操作。下面討論圖13的電路的詳細(xì)操作。圖14的電路操作與圖13的電路操作相同，因而不在下面詳細(xì)討論。
參考圖13，參考電平發(fā)生器440包含轉(zhuǎn)換部件445、參考電平發(fā)生部件446、和參考電平輸出部件447。
參考電平發(fā)生部件446包含以串連形式連接在電源電壓Vcc和地之間的第一電阻Rx1、第一NMOS晶體管MN31、第二電阻Rx2。第一NMOS晶體管MN31輸出使用第一電阻Rx1根據(jù)電源電壓Vcc劃分的并作為參考單元電壓Vr的電壓。
在參考單元電壓Vr基本上由第一電阻Rx1和第二電阻Rx2的值確定的情況下，根據(jù)本發(fā)明，參考電平發(fā)生器440也由被轉(zhuǎn)換部件445控制的并與第一電阻Rx1并聯(lián)的電阻R11、R12、R13和R14進(jìn)一步調(diào)整參考單元電壓Vr。
轉(zhuǎn)換部件445包含多個(gè)轉(zhuǎn)換電路4451-4454，該轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)連接在被置于電源電壓Vcc和第一電阻Rx1間的第一節(jié)點(diǎn)N1和被置于第一NMOS晶體管MN31和第二電阻Rx2間的第二節(jié)點(diǎn)N2之間。每個(gè)轉(zhuǎn)換電路由電阻(例如R11)和NMOS晶體管(例如MN32)構(gòu)成。被包含在轉(zhuǎn)換電路4451～4454中的各個(gè)NMOS晶體管MN32-35用于轉(zhuǎn)換各個(gè)相應(yīng)控制信號(hào)Vdo1～Vdo4。例如，如果在參考電平控制器120的參考電平控制電壓Vdo1～Vdo4中選擇輸入，NMOS晶體管MN32-35對(duì)于參考電平控制電壓選擇地導(dǎo)通、選擇地將電阻R11-R14與第一電阻Rx1并聯(lián)連接。這樣，輸出給比較器490的參考單元電壓Vr由第一電阻Rx1和轉(zhuǎn)換部件445的電阻R11-R14間的并聯(lián)電阻率確定。因此，本發(fā)明的讀出放大器400輸出一個(gè)根據(jù)由電壓檢測(cè)器1251-1254中每個(gè)提供的控制電壓Vdo1～Vdo4的可變參考單元電壓Vr。
這里，假如電源電壓Vcc被降至低電平，那么就減少激活的控制電壓Vdo1～Vdo4的數(shù)量，從而減少與參考電平發(fā)生部件446的第一電阻Rx1并聯(lián)連接的電阻數(shù)量。因此，當(dāng)電源電壓是低時(shí)，降低參考單元電壓Vr，以確保足夠的接通單元邊緣。反之，電源電壓Vcc被升至高電平，那么就提升激活的控制電壓Vdo1～Vdo4的數(shù)量，以增加與參考電平發(fā)生部件446的第一電阻Rx1并聯(lián)連接的電阻數(shù)量。因此，當(dāng)電源電壓Vcc升高時(shí)，從而升高參考單元電壓Vr，以確保足夠的截止單元邊緣。
圖15是依據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明識(shí)別讀出放大器的數(shù)據(jù)及改變參考電平的方法的流程圖。圖16和圖17是依據(jù)本發(fā)明，說(shuō)明在讀出放大器中作為變化電源電壓Vcc的函數(shù)的參考單元電流和電壓Ir和Vr的變化圖表。
參考圖15，首先，為識(shí)別存儲(chǔ)在核心單元中的數(shù)據(jù)，本發(fā)明的讀出放大器，例如讀出放大器100～500之一通過(guò)參考單元電平控制部件，如110～510之一，劃分半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓Vcc為具有預(yù)定電阻率的電壓。在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備中，根據(jù)分壓Vr12～Vr45和內(nèi)部產(chǎn)生的比較電壓Vcomp，可變地產(chǎn)生參考電平，也就是參考單元電流Ir或參考單元電壓Vr(步驟1100)。接下來(lái)，通過(guò)核心單元電平檢測(cè)器、例如170～570之一，檢測(cè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元電平(核心單元電流Ic或核心單元電壓Vc)(步驟1700)。接下來(lái)，在比較器中，例如190～590之一，通過(guò)比較參考電平和核心單元電平來(lái)識(shí)別存儲(chǔ)在核心單元中的數(shù)據(jù)(步驟1900)。
詳細(xì)地，讀出放大器的參考單元電平控制部件，例如110～510中之一，產(chǎn)生恒定電平的比較電壓Vcomp以改變參考電平(步驟1200)。通過(guò)將分壓Vrxy與比較電壓Vcomp相比較，參考單元電平控制部件也產(chǎn)生參考電平控制電壓Vdox(也就是Vdo1～Vdo4)(步驟1250)；該分壓Vrxy使用多個(gè)電阻的電壓劃分回路、從的電源電壓Vcc以預(yù)定電阻率獲得。接下來(lái)，參考單元電平控制部件選擇地轉(zhuǎn)換多個(gè)電阻R11～R14，以響應(yīng)參考電平控制器120提供的參考電平控制電壓Vdox(步驟1400)，并根據(jù)轉(zhuǎn)換操作的結(jié)果來(lái)改變參考電平(步驟1450)。
如前所述，參考在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備中內(nèi)部獲得的比較電壓Vcomp和以預(yù)定的電阻率劃分從半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓中上升的電壓Vr12～V45，依據(jù)本發(fā)明的讀出放大器控制了電壓探測(cè)器1251～1254的輸出，以及通過(guò)調(diào)整被施加到電源電壓Vcc的分壓的電阻率改變參考電平，其通過(guò)控制響應(yīng)由電壓檢測(cè)器1251～1254提供的多個(gè)控制電壓Vdo1～Vdo4的多個(gè)開關(guān)晶體管的開/關(guān)操作實(shí)現(xiàn)。
因此，如圖16和圖17所示，在電源電壓Vcc處于低電平時(shí)，參考單元電流和電壓Ir和Vr是相對(duì)較低的，使有足夠的接通邊緣。在另一方面，在電源電壓Vcc處于高電平時(shí)，參考單元電流和電壓Ir和Vr是相對(duì)較高的，也使有足夠的關(guān)閉邊緣。
盡管參考其中優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明已被具體示出和描述，但可以想到本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員在不脫離如附加權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下而可在形式和細(xì)節(jié)上做出各種變化。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的讀出放大器和檢測(cè)存儲(chǔ)在核心單元中數(shù)據(jù)的方法有利于確保足夠接通單元邊緣，在其中使用較低參考電平使電源電壓相對(duì)低，和確保足夠的關(guān)閉單元邊緣，在其中使用較高參考電平使電源電壓相對(duì)高。這個(gè)特點(diǎn)防止了存儲(chǔ)設(shè)備的讀取錯(cuò)誤，否則在檢測(cè)的電壓邊緣減少的情況下，該錯(cuò)誤上升。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的讀出放大器，包括參考單元電平控制部件，其依據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓的變化改變用作識(shí)別數(shù)據(jù)的參考單元電平，確保足夠的接通單元和關(guān)閉單元邊緣，以便識(shí)別數(shù)據(jù)，而不受電源電壓的變化的影響；核心單元電平檢測(cè)器，其檢測(cè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元電平；和比較器，其通過(guò)將核心單元電平與參考單元電平比較來(lái)識(shí)別存儲(chǔ)在核心單元中的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的讀出放大器，其中參考單元控制部件包括參考電平控制器，其響應(yīng)比較電壓和多個(gè)依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；和參考電平發(fā)生器，其響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓而選擇地轉(zhuǎn)換多個(gè)的參考電流和響應(yīng)參考電流總和而產(chǎn)生參考單元電流。
3.如權(quán)利要求2所述的讀出放大器，其中在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元控制部件減少參考單元電流以增加參考單元電流和接通單元電流間的間隙，和在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元控制部件增加參考單元電流以增加參考單元電流和關(guān)閉單元電流間的間隙。
4.如權(quán)利要求2所述的讀出放大器，其中參考電平控制器包括比較電壓發(fā)生器，輸出從變化的電源電壓得到的恒定電平的比較電壓；分壓器，其通過(guò)連接在電源電壓和地之間的多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率提供從變化電源電壓得到的多個(gè)分壓；和控制電壓發(fā)生器，其在相應(yīng)分壓高于比較電壓時(shí)，輸出多個(gè)參考電平控制電壓中的每一個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的讀出放大器，其中控制電壓發(fā)生器包括多個(gè)用于將分壓和比較電壓進(jìn)行比較的比較部件。
6.如權(quán)利要求4所述的讀出放大器，其中當(dāng)分壓高于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器增加激活的參考電平控制電壓的數(shù)量，并且，當(dāng)分壓低于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器減少激活的參考電平控制電壓的數(shù)量。
7.如權(quán)利要求2所述的讀出放大器，其中參考電平發(fā)生器包括參考電流發(fā)生部件，其產(chǎn)生在產(chǎn)生參考單元電流中用作參考的第一參考電流；轉(zhuǎn)換部件，其響應(yīng)由參考電平控制器提供的多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地輸出多個(gè)第二參考電流，第二參考電流被用于變化參考單元電流；和參考電平輸出部件，其將第一和第二參考電流的總和作為參考單元電平提供給比較器。
8.如權(quán)利要求7所述的讀出放大器，其中第一參考電流和多個(gè)第二參考電流中的每一個(gè)互相具有相同的電平。
9.如權(quán)利要求7所述的讀出放大器，其中轉(zhuǎn)換部件包括多個(gè)開關(guān)晶體管，其響應(yīng)于多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地驅(qū)動(dòng)多個(gè)第二參考電流。
10.如權(quán)利要求9所述的讀出放大器，其中開關(guān)晶體管中的每個(gè)與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元一樣具有相同工作特性。
11.如權(quán)利要求10所述的讀出放大器，其中開關(guān)晶體管中的每個(gè)是NMOS和PMOS晶體管之一。
12.如權(quán)利要求10所述的讀出放大器，其中開關(guān)晶體管是閃存單元晶體管。
13.如權(quán)利要求1所述的讀出放大器，其中參考單元電平控制部件包括參考電平控制器，其產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓，以響應(yīng)比較電壓和多個(gè)依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓；和參考電平發(fā)生器，其響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地連接多個(gè)電阻，以及通過(guò)選擇連接的電阻器的組合電阻值劃分電源電壓而產(chǎn)生參考單元電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的讀出放大器，其中在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元控制部件減少參考單元電壓以增加參考單元電流和接通單元電流間的間隙，和在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元控制部件增加參考單元電壓以增加參考單元電流和關(guān)閉單元電流間的間隙。
15.如權(quán)利要求13所述的讀出放大器，其中所述參考電平控制器包括比較電壓發(fā)生器，輸出從變化的電源電壓得到的恒定電平的比較電壓；分壓器，其通過(guò)連接在電源電壓和地之間的多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率提供從變化電源電壓得到的多個(gè)分壓；和控制電壓發(fā)生器，其在相應(yīng)分壓高于比較電壓時(shí)，輸出多個(gè)參考電平控制電壓中的每一個(gè)。
16.如權(quán)利要求15所述的讀出放大器，其中控制電壓發(fā)生器包括多個(gè)用于將分壓和比較電壓進(jìn)行比較的比較部件。
17.如權(quán)利要求15所述的讀出放大器，其中當(dāng)分壓高于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器增加激活的參考電平控制電壓的數(shù)量，當(dāng)分壓低于比較電壓時(shí)，控制電壓發(fā)生器減少激活的參考電平控制電壓的數(shù)量。
18.如權(quán)利要求13所述的讀出放大器，其中參考電平發(fā)生器包括參考電壓產(chǎn)生部件，其包含第一輸出電阻器；和轉(zhuǎn)換部件，其響應(yīng)由參考電平控制器提供的多個(gè)參考電平控制電壓，選擇地并聯(lián)多個(gè)第二輸出電阻器與第一輸出電阻器，其中使用第一輸出電阻器和多個(gè)激活的第二輸出電阻器的組合電阻值劃分電源電壓，從而產(chǎn)生參考單元電壓。
19.如權(quán)利要求18所述的讀出放大器，其中轉(zhuǎn)換部件包括多個(gè)開關(guān)晶體管，其選擇地并聯(lián)多個(gè)第二輸出電阻器與第一輸出電阻器，以響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓的。
20.如權(quán)利要求19所述的讀出放大器，其中開關(guān)晶體管中的每個(gè)與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元一樣具有相同工作特性。
21.如權(quán)利要求20所述的讀出放大器，其中開關(guān)晶體管中的每個(gè)是NMOS和PMOS晶體管之一。
22.如權(quán)利要求20所述的讀出放大器，其中開關(guān)晶體管中的每個(gè)是閃存單元晶體管。
23.一種讀出半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備中數(shù)據(jù)的方法，包括步驟(a)依據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的變化的電源電壓改變用作識(shí)別數(shù)據(jù)的參考單元電平，以確保足夠的接通單元和關(guān)閉單元邊緣以便識(shí)別數(shù)據(jù)，而與電源電壓的變化無(wú)關(guān)；(b)讀出半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元電平；和(c)通過(guò)將核心單元電平與參考單元電平比較來(lái)識(shí)別存儲(chǔ)在核心單元中的數(shù)據(jù)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)從變化的電源電壓中產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(a-2)將通過(guò)多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率劃分電源電壓獲得的電壓與比較電壓相比較，并產(chǎn)生響應(yīng)比較結(jié)果的多個(gè)參考電平控制電壓；(a-3)響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓而轉(zhuǎn)換多個(gè)參考電流；和(a-4)響應(yīng)轉(zhuǎn)換的參考電流的組合而產(chǎn)生參考單元電流。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中在步驟(a-3)中，當(dāng)電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，激活的參考電流的數(shù)量減少，而當(dāng)電源電壓上升至比較電壓之上時(shí)，激活的參考電流的數(shù)量增加。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中在步驟(a-3)中，從具有與核心單元相同工作特性的晶體管中產(chǎn)生該轉(zhuǎn)換參考電流。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其中在步驟(a)中，在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元電流減少以增加參考單元電流和接通單元電流間的間隙，和在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元電流增加以增加參考單元電流和關(guān)閉單元電流間的間隙。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，其中步驟(a)包括步驟(a-1)從變化的電源電壓產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(a-2)通過(guò)多個(gè)電阻器、使用預(yù)定電阻率劃分電源電壓而形成分壓；(a-3)將分壓與比較電壓相比較，并響應(yīng)比較結(jié)果而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；(a-4)響應(yīng)多個(gè)參考電平控制電壓而選擇地連接多個(gè)輸出電阻器；和(a-5)使用輸出電阻器的組合電阻率劃分電源電壓而產(chǎn)生參考單元電流。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中在步驟(a-4)中，當(dāng)電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，輸出電阻器的組合電阻增加，并且當(dāng)電源電壓增加至比較電壓之上時(shí)，輸出電阻器的組合電阻減少。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中在步驟(a)中，在電源電壓減少至比較電壓之下時(shí)，參考單元電壓減少以增加參考單元電壓和接通單元電流間的間隙，而在電源電壓升高至比較電壓之上時(shí)，參考單元電壓增加以增加參考單元電壓和關(guān)閉單元電流間的間隙。
31.一種通過(guò)比較參考單元電流與核心單元電流而產(chǎn)生參考電平以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓，以響應(yīng)由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓產(chǎn)生的比較電壓和依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓；和(b)響應(yīng)參考電平控制電壓而轉(zhuǎn)換多個(gè)參考電流，并響應(yīng)轉(zhuǎn)換參考電流的組合而產(chǎn)生參考單元電流。
32.一種通過(guò)比較參考單元電壓與核心單元電壓而產(chǎn)生參考電平以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓，以響應(yīng)由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電源電壓產(chǎn)生的比較電壓和依據(jù)預(yù)定電阻率從電源電壓劃分的電壓；和(b)響應(yīng)參考電平控制電壓來(lái)調(diào)整輸出電阻器的電阻值，和響應(yīng)調(diào)整的電阻值而產(chǎn)生參考單元電壓。
33.一種通過(guò)比較參考單元電流與核心單元電流而產(chǎn)生參考電平以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)根據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的變化電源電壓產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(b)通過(guò)多個(gè)電阻器、根據(jù)預(yù)定電阻率劃分電源電壓，并響應(yīng)比較電壓和分壓而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；(c)轉(zhuǎn)換多個(gè)參考電流以響應(yīng)參考電平控制電壓；和(d)產(chǎn)生參考單元電流以響應(yīng)轉(zhuǎn)換參考電流的組合。
34.一種通過(guò)比較參考單元電壓與核心單元電壓而產(chǎn)生參考電平以識(shí)別存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的核心單元中的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟(a)根據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的變化電源電壓產(chǎn)生恒定電平的比較電壓；(b)依據(jù)由多個(gè)電阻器得到的預(yù)定電阻率劃分電源電壓，并響應(yīng)比較電壓和分壓而產(chǎn)生多個(gè)參考電平控制電壓；(c)選擇地連接多個(gè)輸出電阻器以響應(yīng)參考電平控制電壓；和(d)用輸出電阻器的組合電阻劃分電源電壓而產(chǎn)生參考單元電壓。
全文摘要
在產(chǎn)生可變化參考電平的讀出放大器和方法中，讀出放大器依據(jù)工作電壓的變化而改變參考電壓電平。這確保在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備中無(wú)論工作電壓的如何變化，檢測(cè)數(shù)據(jù)需要的接通單元和關(guān)閉單元邊緣被保持為足夠的。從而避免了由于不足的電壓檢測(cè)邊緣而產(chǎn)生的讀取錯(cuò)誤。
文檔編號(hào)G11C11/4091GK1700354SQ20051007171
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月10日
發(fā)明者崔丁云, 金相元, 金洪奭 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社