專利名稱：位線調(diào)整方法和單元、靈敏放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲器電路，特別涉及一種位線調(diào)整方法和單元、靈敏放大器。
背景技術(shù)：
靈敏放大器(SA，Sense Amplifier)是存儲器的一個重要組成部分，直接影響存
儲器的讀取速度。靈敏放大器感應(yīng)位線(bit-line)上的小信號變化并通過放大所述小信號 變化來得到存儲單元上儲存的數(shù)據(jù)。在感應(yīng)位線(bit-line)上的小信號變化前，靈敏放大 器的位線調(diào)整單元會將位線電壓調(diào)整至固定值，以使位線電壓盡快穩(wěn)定，進而可在讀取 時感應(yīng)到穩(wěn)定的位線電流。圖1是現(xiàn)有的一種存儲器的靈敏放大器的電路圖，包括預(yù)充電單元11、位線 調(diào)整單元12、電流鏡單元13、比較單元14和輸出單元15。其中，位線調(diào)整單元12包括 可變增益放大器Al和調(diào)整晶體管m2。在讀取存儲單元前，預(yù)充電控制信號PRE設(shè)置為低電平，預(yù)充電單元11(預(yù)充 電晶體管mP)對數(shù)據(jù)線dl和位線bl進行預(yù)充電，即位線節(jié)點VD的電壓(位線電壓)隨 數(shù)據(jù)線節(jié)點VC的電壓(數(shù)據(jù)線電壓)升高而被快速充電至高電平。結(jié)合圖1和圖2，tpre表示預(yù)充電時間，在位線預(yù)充電時，位線節(jié)點VD的電壓 升高，位線調(diào)整單元12的增益(即可變增益放大器Al的增益)為0，反饋節(jié)點VC的電 壓(反饋電壓)升高；當位線節(jié)點VD的電壓升高至一預(yù)定值時，位線調(diào)整單元12的增 益突變?yōu)镚act，使得反饋節(jié)點VC的電壓從高電平轉(zhuǎn)為低電平，將調(diào)整晶體管m2關(guān)閉， 預(yù)充電結(jié)束后，位線調(diào)整單元12的增益保持為Gact?？勺冊鲆娣糯笃鰽l的增益應(yīng)盡可 能的大，以提高預(yù)充電速度，縮短預(yù)充電時間，使得位線節(jié)點VD的電壓盡快穩(wěn)定。在讀取存儲單元時，預(yù)充電控制信號PRE設(shè)置為高電平，由譯碼單元17選中的 存儲單元16的電壓被讀到位線節(jié)點VD上，調(diào)整晶體管m2處于不完全關(guān)斷狀態(tài)，其電流 值被鉗位到與位線bl的電流(位線電流)相同的值，位線電流經(jīng)電流鏡單元13的輸入晶 體管mr和鏡像晶體管ml，獲得鏡像電流Iml，根據(jù)比較單元14對鏡像電流Iml與參考電 流Iref進行比較的結(jié)果，對數(shù)據(jù)節(jié)點VF進行充電或放電，升高或降低數(shù)據(jù)節(jié)點VF的電壓 (數(shù)據(jù)電壓)，輸出單元15根據(jù)數(shù)據(jù)電壓輸出數(shù)據(jù)DQ為1或0。然而，由于輸出單元15的驅(qū)動緩沖器15b包括足以驅(qū)動輸出數(shù)據(jù)DQ的輸出墊 (pad)的大尺寸MOS晶體管，因此驅(qū)動緩沖器15b會因電平轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生大電流，此時低 電源GND—IO因電感效應(yīng)而瞬時耦合到一正電壓，此噪聲電壓不能完全被低電源GND— IO和低電源GND—SA之間的RC網(wǎng)絡(luò)(兩電源之間連線的等效電路)18所濾除，因此， 噪聲電壓會傳送到低電源GND—SA上而引起電路輸出錯誤的數(shù)據(jù)。舉例來說，如圖3所示，希望輸出數(shù)據(jù)DQ<0:N_2>從1轉(zhuǎn)為0，而輸出數(shù)據(jù) DQ<N_1>保持為1。當輸出數(shù)據(jù)DQ<0:N_2>都從1轉(zhuǎn)為0時，輸出單元15因輸出數(shù)據(jù) DQ<0:N-2>的輸出墊同時放電而產(chǎn)生瞬態(tài)大電流，由此引起低電源GND—IO的瞬態(tài)電壓 變化(噪聲電壓)，同時使低電源GND SA產(chǎn)生噪聲電壓，使得反饋節(jié)點VC的電壓在可變增益放大器Al的作用下升高并打開調(diào)整晶體管m2，位線節(jié)點VD會再被數(shù)據(jù)線節(jié) 點VE充電，位線節(jié)點VD的電壓升高，數(shù)據(jù)線節(jié)點VE的電壓降低而導致鏡像電流1-升 高，數(shù)據(jù)節(jié)點VF充電，即升高數(shù)據(jù)節(jié)點VF的電壓，最終使得輸出數(shù)據(jù)DQ<N-1>在短 時間內(nèi)輸出錯誤的數(shù)據(jù)O。為避免噪聲電壓的影響，現(xiàn)有解決的方法是加入去耦大電容，但大電容會顯著 增加存儲器芯片的面積；或者是采用大電阻來隔離各個低電源(例如低電源GND—IO和 低電源GND—SA)，但這也需要增加額外的低電源(groundsource)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的是現(xiàn)有技術(shù)中輸出墊的電源噪聲會影響靈敏放大器讀取數(shù)據(jù)的問 題。為解決上述問題，本發(fā)明實施方式提供一種位線調(diào)整方法，包括在位線預(yù)充 電時，以第一增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓；在位線預(yù)充電后，以小于所述第一增 益的第二增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓；在所述反饋電壓的控制下，由輸入的數(shù)據(jù) 線電壓調(diào)整所述位線電壓；在位線預(yù)充電后，輸出位線電流。可選的，所述第一增益大于等于5，所述第二增益小于等于1。為解決上述問題，本發(fā)明實施方式還提供一種位線調(diào)整單元，包括第一反饋 單元，在位線預(yù)充電時，以第一增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓；第二反饋單元，在 位線預(yù)充電后，以小于所述第一增益的第二增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓；調(diào)整單 元，在所述反饋電壓的控制下，由輸入的數(shù)據(jù)線電壓調(diào)整所述位線電壓，并在位線預(yù)充 電后，輸出位線電流。為解決上述問題，本發(fā)明實施方式還提供一種包括上述位線調(diào)整單元的靈敏放 大器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案在位線預(yù)充電時和預(yù)充電結(jié)束后用不同增益反 饋位線電壓，以解決輸出墊的電源噪聲會影響靈敏放大器讀取數(shù)據(jù)的問題。具體來說， 在位線預(yù)充電時采用大增益反饋位線電壓，以提高預(yù)充電速度和縮短預(yù)充電時間；在位 線預(yù)充電后采用小增益反饋位線電壓，以抑制輸出墊電源的噪聲電壓，從而避免輸出錯 誤數(shù)據(jù)。并且，在位線預(yù)充電后采用小增益反饋位線電壓，相比現(xiàn)有技術(shù)在位線預(yù)充電 后仍采用大增益反饋位線電壓，可以降低電路功耗，因為小增益的可變增益放大器的功 耗小于大增益的可變放大器的功耗。另外，上述技術(shù)方案的電路實現(xiàn)簡單，也不會增加存儲器芯片的面積或額外的 電源線。


圖1是現(xiàn)有的一種存儲器的靈敏放大器的電路圖；圖2是圖1所示電路的調(diào)整位線電壓的增益變化圖；圖3是現(xiàn)有的存儲器的靈敏放大器輸出錯誤數(shù)據(jù)的實例示意圖；圖4是本發(fā)明實施方式的調(diào)整位線電壓的增益變化圖5是本發(fā)明實施例的位線調(diào)整單元的電路圖；圖6是本發(fā)明實施例的靈敏放大器的電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施方式采用增益可控的方法來調(diào)整位線電壓，即在位線預(yù)充電時采用 大增益以提高預(yù)充電速度和縮短預(yù)充電時間；在位線預(yù)充電后采用小增益以抑制電源的 噪聲電壓，從而獲得正確的數(shù)據(jù)輸出。本發(fā)明實施方式的位線調(diào)整方法包括在位線預(yù)充電時，以第一增益反饋位線 電壓，獲得反饋電壓；在位線預(yù)充電后，以小于所述第一增益的第二增益反饋位線電 壓，獲得反饋電壓；在所述反饋電壓的控制下，由輸入的數(shù)據(jù)線電壓調(diào)整所述位線電 壓；在位線預(yù)充電后，輸出位線電流。請結(jié)合參考圖4，tpre為預(yù)充電時間，在位線預(yù)充 電(0 <t<tpre)時，反饋位線電壓的增益由0突變?yōu)镚act ；在位線預(yù)充電(t > tpre)結(jié) 束后，反饋位線電壓的增益從Gact降為Gsby。對應(yīng)地，本發(fā)明實施方式的位線調(diào)整單元包括第一反饋單元，在位線預(yù)充電時，以第一增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓；第二反饋單元，在位線預(yù)充電后，以小于所述第一增益的第二增益反饋位線電 壓，獲得反饋電壓；調(diào)整單元，在所述反饋電壓的控制下，由輸入的數(shù)據(jù)線電壓調(diào)整所述位線電 壓，并在位線預(yù)充電后，輸出位線電流。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明實施方式進行詳細的說明。本實施例的位線調(diào) 整單元如圖5所示，位線調(diào)整單元22包括第一反饋單元、第二反饋單元和調(diào)整單元。所述第一反饋單元包括具有第一增益Gact的第一可變增益放大器22a和第一開 關(guān)晶體管22b，第一開關(guān)晶體管22b包括控制端(柵極)、第一端(源極或漏極)和第二 端(漏極或源極)。第一可變增益放大器22a的輸入端輸入位線電壓(即與位線bl連接， 或者說與位線節(jié)點VD連接)，輸出端與第一開關(guān)晶體管22b的第一端連接；第一開關(guān)晶 體管22b的第二端輸出反饋電壓(即連接反饋節(jié)點VC)，控制端輸入第一控制信號Pact。本實施例中，第一控制信號Pact在位線預(yù)充電時為高電平，在位線預(yù)充電結(jié)束 后為低電平，即在預(yù)充電時開啟第一開關(guān)晶體管22b，在預(yù)充電結(jié)束后關(guān)閉第一開關(guān)晶體 管22b。第一增益Gact應(yīng)足夠大以提高預(yù)充電速度和縮短預(yù)充電時間，本實施例中，第 一增益 Gact 2 5。所述第二反饋單元包括具有第二增益Gsby的第二可變增益放大器22c和第二開 關(guān)晶體管22d，第二開關(guān)晶體管22d包括控制端(柵極)、第一端(源極或漏極)和第二端 (漏極或源極)。第二可變增益放大器22c的輸入端輸入位線電壓(即與位線bl連接，或 者說與位線節(jié)點VD連接)，輸出端與第二開關(guān)晶體管22d的第一端連接；第二開關(guān)晶體 管22d的第二端輸出反饋電壓(即連接反饋節(jié)點VC)，控制端輸入第二控制信號Psby。本實施例中，第二控制信號Psby在位線預(yù)充電時為低電平，在位線預(yù)充電結(jié)束 后為高電平，即在預(yù)充電時關(guān)閉第二晶體管22d，在預(yù)充電結(jié)束后開啟第二開關(guān)晶體管 22d。第二增益Gsby應(yīng)較小以抑制電源的噪聲電壓，本實施例中，第二增益GsbyS 1。所述調(diào)整單元包括調(diào)整晶體管m2，調(diào)整晶體管m2包括控制端(柵極)、第一端(源極或漏極)和第二端(漏極或源極)。調(diào)整晶體管m2的控制端輸入反饋電壓，即與 反饋節(jié)點VC連接；第一端的電壓為數(shù)據(jù)線電壓，即與數(shù)據(jù)線節(jié)點VE連接；第二端的電 壓為位線電壓，即與位線節(jié)點VD連接。也就是說，調(diào)整晶體管m2的控制端與第一開關(guān) 晶體管22b的第二端、第二開關(guān)晶體管22d的第二端連接，調(diào)整晶體管m2的第二端與第 一可變增益放大器22a的輸入端、第二可變增益放大器22c的輸入端連接。本實施例的第一開關(guān)晶體管22b、第二開關(guān)晶體管22d和調(diào)整晶體管m2為 NMOS晶體管，在其他實施例中，所述晶體管也可以是PMOS晶體管，只需相應(yīng)改變晶 體管控制端(柵極)輸入信號的相位即可。
請繼續(xù)參考圖6，本實施例的靈敏放大器包括預(yù)充電單元21、位線調(diào)整單元 22、電流鏡單元23、比較單元24和輸出單元25。預(yù)充電單元21，在位線預(yù)充電(讀取存儲單元前)時，對數(shù)據(jù)線dl進行充電， 即升高數(shù)據(jù)線節(jié)點VE的電壓(數(shù)據(jù)線電壓)。預(yù)充電單元21包括預(yù)充電晶體管mP，預(yù) 充電晶體管mP的柵極輸入預(yù)充電控制信號PRE，源極輸入高電源VDDQ，漏極連接數(shù)據(jù) 線節(jié)點VE(或者說，連接數(shù)據(jù)線dl)，即輸出數(shù)據(jù)線電壓。預(yù)充電晶體管mP的漏極與位 線調(diào)整單元22的調(diào)整晶體管m2的第一端連接。位線調(diào)整單元22，在位線預(yù)充電時，以第一增益反饋位線電壓，獲得反饋電 壓；在位線預(yù)充電后，以小于所述第一增益的第二增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓； 在所述反饋電壓的控制下，由預(yù)充電單元21輸出的數(shù)據(jù)線電壓調(diào)整所述位線電壓，并在 位線預(yù)充電后，輸出位線電流。位線調(diào)整單元22的結(jié)構(gòu)如圖5所示，在此不再重復說 明。電流鏡單元23，對位線調(diào)整單元22輸出的位線電流進行鏡像，獲得鏡像電流 Imlo電流鏡單元23包括柵極相連接的輸入晶體管mr和鏡像晶體管ml，輸入晶體管mr 和鏡像晶體管ml的源極連接高電源VDDQ ；輸入晶體管mr的漏極與柵極連接，并連接 位線調(diào)整單元22的調(diào)整晶體管m2的第一端；鏡像晶體管ml的漏極輸出鏡像電流Iml。在位線預(yù)充電結(jié)束后，位線調(diào)整單元22的調(diào)整晶體管m2的電流被鉗位至位線 電流，電流鏡單元23的輸入晶體管mr的電流與調(diào)整晶體管mr的電流相同，即等于位線 電流。位線電流與鏡像電流的比值為輸入晶體管mr的溝道長寬比與鏡像晶體管ml的溝 道長寬比的比值。比較單元24，比較電流鏡單元23輸出的鏡像電流Iml與參考電流Iref,在鏡像電 流Iml大于參考電流Iref時對數(shù)據(jù)節(jié)點VF進行充電，升高數(shù)據(jù)電壓；在鏡像電流Iml小于 參考電流Iref時對數(shù)據(jù)節(jié)點VF進行放電，降低數(shù)據(jù)電壓。輸出單元25，輸出對應(yīng)所述數(shù)據(jù)電壓的輸出數(shù)據(jù)。輸出單元25包括整形緩沖器 25a和驅(qū)動緩沖器25b，整形緩沖器25a對帶數(shù)據(jù)電壓的信號進行整形，驅(qū)動緩沖器25b根 據(jù)整形后的信號驅(qū)動輸出數(shù)據(jù)DQ的輸出墊。綜上所述，上述技術(shù)方案在位線預(yù)充電時采用大增益反饋位線電壓，以提高預(yù) 充電速度和縮短預(yù)充電時間；在位線預(yù)充電后采用小增益反饋位線電壓，以抑制電源的 噪聲電壓，從而避免輸出錯誤數(shù)據(jù)。并且，在位線預(yù)充電后采用小增益反饋位線電壓，相比現(xiàn)有技術(shù)在位線預(yù)充電 后仍采用大增益反饋位線電壓，可以降低電路功耗，因為小增益的可變增益放大器的功耗小于大增益的可變放大器的功耗。另外，上述技術(shù)方案的電路實現(xiàn)簡單，也不會增加存儲器芯片的面積或額外的電源線。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明 的保護范圍應(yīng)當以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種位線調(diào)整方法，其特征在于，包括在位線預(yù)充電時，以第一增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓； 在位線預(yù)充電后，以小于所述第一增益的第二增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓； 在所述反饋電壓的控制下，由輸入的數(shù)據(jù)線電壓調(diào)整所述位線電壓； 在位線預(yù)充電后，輸出位線電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位線調(diào)整方法，其特征在于，所述第一增益大于等于5，所 述第二增益小于等于1。
3.—種位線調(diào)整單元，其特征在于，包括第一反饋單元，在位線預(yù)充電時，以第一增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓； 第二反饋單元，在位線預(yù)充電后，以小于所述第一增益的第二增益反饋位線電壓， 獲得反饋電壓；調(diào)整單元，在所述反饋電壓的控制下，由輸入的數(shù)據(jù)線電壓調(diào)整所述位線電壓，并 在位線預(yù)充電后，輸出位線電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位線調(diào)整單元，其特征在于，所述第一增益大于等于5，第 二增益小于等于1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位線調(diào)整單元，其特征在于，所述第一反饋單元包括具 有第一增益的第一可變增益放大器，以及具有控制端、第一端和第二端的第一開關(guān)晶體 管，其中，第一可變增益放大器的輸入端輸入位線電壓，輸出端與第一開關(guān)晶體管的第一端連接；第一開關(guān)晶體管的第二端輸出反饋電壓，控制端輸入第一控制信號，所述第一控制 信號在預(yù)充電時開啟第一開關(guān)晶體管，在預(yù)充電結(jié)束后關(guān)閉第一開關(guān)晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位線調(diào)整單元，其特征在于，所述第二反饋單元包括具 有第二增益的第二可變增益放大器，以及具有控制端、第一端和第二端的第二開關(guān)晶體 管，其中，第二可變增益放大器的輸入端輸入位線電壓，輸出端與第二開關(guān)晶體管的第一端連接；第二開關(guān)晶體管的第二端輸出反饋電壓，控制端輸入第二控制信號，所述第二控制 信號在預(yù)充電時關(guān)閉第二開關(guān)晶體管，在預(yù)充電結(jié)束后開啟第二開關(guān)晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位線調(diào)整單元，其特征在于，所述調(diào)整單元包括具有控 制端、第一端和第二端的調(diào)整晶體管，調(diào)整晶體管的控制端輸入反饋電壓，第一端的電 壓為數(shù)據(jù)線電壓，第二端的電壓為位線電壓。
8.一種包括權(quán)利要求3至7中任一項所述的位線調(diào)整單元的靈敏放大器。
全文摘要
一種位線調(diào)整方法和單元、靈敏放大器，所述位線調(diào)整單元包括第一反饋單元，在位線預(yù)充電時，以第一增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓；第二反饋單元，在位線預(yù)充電后，以小于所述第一增益的第二增益反饋位線電壓，獲得反饋電壓；調(diào)整單元，在所述反饋電壓的控制下，由輸入的數(shù)據(jù)線電壓調(diào)整所述位線電壓，并在位線預(yù)充電后，輸出位線電流。所述位線調(diào)整方法和單元、靈敏放大器在位線預(yù)充電時可以提高預(yù)充電速度和縮短預(yù)充電時間；在位線預(yù)充電后可以抑制電源的噪聲電壓，從而獲得正確的數(shù)據(jù)輸出。
文檔編號G11C7/12GK102013268SQ20091019561
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者楊光軍 申請人:上海宏力半導體制造有限公司