專利名稱：待機(jī)電荷升壓器裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于電荷升壓器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是 一種待機(jī)電荷升壓器裝置及其操作方法，該操作方法至少包括提供待機(jī)電荷升壓的方法及提供待機(jī)讀取電壓的方法。
背景技術(shù)：
在高密度存儲陣列及納米尺寸的存儲單元中，需要讓字線及位線電壓在待機(jī)時準(zhǔn)備好以進(jìn)行快速及正確的讀取操作。然而，此設(shè)計(jì)需求增加了待機(jī)時的電流消耗，其會影響具有有限電池電源的移動裝置的電源需求。一個范例待機(jī)升壓器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求是產(chǎn)生穩(wěn)定的讀取電壓VRD，其是大于待機(jī)時的供應(yīng)電壓VDD。然而，因?yàn)橐韵滤枋龅脑?，并無法穩(wěn)定的產(chǎn)生讀取電壓VRD。此升壓器系統(tǒng)包括一偵測器及一電荷升壓電路。RDPWR是一個與許多裝置連接的大節(jié)點(diǎn)，且會因?yàn)榇筘?fù)載及大的漏電流而產(chǎn)生問題。然而，正確的讀取操作是需要穩(wěn)定的讀取電壓。此升壓器電路包括一個較弱的電荷升壓器，其周期性的由信號ENPMP致能。此較弱的電荷升壓器會在當(dāng)在節(jié)點(diǎn)RDPWR所偵測到的電壓小于目標(biāo)讀取電壓VRD時被啟動。于待機(jī)等待一讀取命令時，由于以下所描述的電壓陣測器的正確性以及自電荷升壓器的電流脈沖等問題，造成在節(jié)點(diǎn)RDPWR的電壓變動是很大的。此升壓器電路也包括一個較強(qiáng)的電荷升壓器。于一讀取操作時，兩個電荷升壓器皆被致能以支持自節(jié)點(diǎn)RDPWR的讀取電流。當(dāng)此集成電路接受一讀取命令后，此ENRD信號致能此電荷升壓器。一電壓偵測器偵測RDPWR節(jié)點(diǎn)上的電壓。當(dāng)在節(jié)點(diǎn)RDPWR所偵測到的電壓因?yàn)镽DPWR節(jié)點(diǎn)的電荷泄漏而小于預(yù)期讀取電壓VRD時，則信號ENPMP會致能較弱的電荷升壓器以彌補(bǔ)在此RDPWR節(jié)點(diǎn)所泄漏的電荷。RDPWR節(jié)點(diǎn)是一個偵測后更新的范例。于更新階段中，RDPWR節(jié)點(diǎn)與一位調(diào)節(jié)的電荷升壓器輸出耦接，且持續(xù)地升壓。假如RDPWR節(jié)點(diǎn)的電壓上升得太快或是電壓偵測器的反應(yīng)時間太久，則此ENPMP脈沖寬度或許會太長。造成RDPWR節(jié)點(diǎn)的電壓嚴(yán)重地超過太多。其波形則會具有較大的鋸齒狀。此電壓偵測器使用基納二極管或是電阻性分壓器以將RDPWR節(jié)點(diǎn)上的電壓VRDPWR轉(zhuǎn)換成小于供應(yīng)電壓VDD的一電壓VDIV。此電壓偵測器中的一個比較器會比較電壓VDIV與VREF以決定是否要致能此較弱的電荷升壓器。然而，基納二極管或是電阻性分壓器兩者皆會將由電荷升壓器產(chǎn)生的電壓電平漏出直流電流。由于持續(xù)不間斷地使用電荷升壓器產(chǎn)生高電壓是消耗許多能量的，如此的漏出直流電流會嚴(yán)重地影響此集成電路的待機(jī)電流。此外另一個缺點(diǎn)是，電壓偵測器使用基納二極管會增加工藝成本，且電阻性分壓器的較大電阻會占用較大的布局面積、產(chǎn)生較大的寄生電容及具有較慢的反應(yīng)時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是揭露一種裝置，包括一電荷升壓器、一電壓轉(zhuǎn)換器及升壓器控制邏輯。此電荷升壓器具有一電荷升壓輸出。此電壓轉(zhuǎn)換器包括一電容器，該電容器具有一第一終端與該電荷升壓輸出I禹接，以及一第二終端。該電容器將在該第一終端的一第一電壓電平轉(zhuǎn)換為在該第二終端的一第二電壓電平。此升壓控制邏輯致能該電荷升壓器響應(yīng)該第二電壓電平。在一實(shí)施例中，該電壓轉(zhuǎn)換器阻擋直流電流自該電荷升壓輸出通過該電壓轉(zhuǎn)換器。在一實(shí)施例中，通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差由該電荷升壓輸出的一目標(biāo)電壓設(shè)定。在一實(shí)施例中，通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差以一第一更新速率進(jìn)行更新，該第一更新速率由該電荷升壓輸出的一第二更新速率所決定?！け景l(fā)明的另一目的提供一種方法，包括將在與一電荷升壓器的一電荷升壓輸出稱接的一電容器的一第一電容器終端的一第一電壓電平轉(zhuǎn)換為在該電容器的一第二電容器終端的一第二電壓電平；以及致能該電荷升壓器以響應(yīng)該第二電壓電平。在一實(shí)施例中，該電壓轉(zhuǎn)換器阻擋直流電流自該電荷升壓輸出通過該電壓轉(zhuǎn)換器。在一實(shí)施例中，通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差由該電荷升壓輸出的一目標(biāo)電壓設(shè)定。在一實(shí)施例中，通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差以一第一更新速率進(jìn)行更新，該第一更新速率由該電荷升壓輸出的一第二更新速率所決定。本發(fā)明的再一目的提供一種裝置，其包括一晶體管及一電荷升壓電路。此晶體管具有一第一電流承載終端、一第二電流承載終端及一控制終端。此第一電流承載終端與一輸出節(jié)點(diǎn)耦接以提供一字線讀取電壓。此第二電流承載終端與一電荷升壓電路的一電荷升壓輸出耦接。該電荷升壓電路具有該電荷升壓輸出且經(jīng)由該晶體管提供電源至該輸出節(jié)點(diǎn)。在一實(shí)施例中，該晶體管是一場效晶體管，該第一電流承載終端是一源極，該第二電流承載終端是一漏極，及該控制終端是一柵極。在一實(shí)施例中，該晶體管于一飽和區(qū)域中操作。在一實(shí)施例中，該電荷升壓輸出處的電壓變動在該輸出節(jié)點(diǎn)處是減少的。在一實(shí)施例中，自該輸出節(jié)點(diǎn)的電荷泄漏是由通過介于該晶體管的該第二電流承載終端與該第一電流承載終端間的電流來對應(yīng)補(bǔ)償。在一實(shí)施例中，該電荷升壓電路包括一第二電荷升壓輸出與該晶體管的該控制終端奉禹接。在一實(shí)施例中，一電壓調(diào)節(jié)器維持該控制終端處的一控制終端電壓。在一實(shí)施例中，該控制終端處的一控制終端電壓的一第一更新速率是由該電荷升壓輸出的一第二更新速率所決定。
本發(fā)明的又一目的提供一種方法，包括該一晶體管的一飽和區(qū)域中操作，該晶體管具有一第一電流承載終端與一輸出節(jié)點(diǎn)耦接以提供一字線讀取電壓以及一第二電流承載終端與一電荷升壓電路的一電荷升壓輸出I禹接，使得于該電荷升壓輸出處的電壓變動在該輸出節(jié)點(diǎn)處是減少的。在一實(shí)施例中，該晶體管是一場效晶體管，該第一電流承載終端是一源極，該第二電流承載終端是一漏極，及該控制終端是一柵極。在一實(shí)施例中，自該輸出節(jié)點(diǎn)的電荷泄漏是由通過介于該晶體管的該第二電流承載終端與該第一電流承載終端間的電流來對應(yīng)補(bǔ)償。一實(shí)施例更包含
通過該電荷升壓器維持該控制終端的一控制電壓。一實(shí)施例更包含以一個由該電荷升壓輸出決定的更新速率更新該晶體管的一控制終端處的一控制終端電壓。


本發(fā)明是由權(quán)利要求范圍所界定。這些和其它目的，特征，和實(shí)施例，會在下列實(shí)施方式的章節(jié)中搭配圖式被描述，其中圖I顯示一存儲陣列提供讀取電源的一電荷升壓器裝置的方塊示意圖。圖2顯示圖I的電荷升壓器裝置中的一電壓偵測器的電路示意圖。圖3顯示一個產(chǎn)生圖I與圖2中控制信號的控制邏輯的電路示意圖。圖4顯示圖I 圖3中信號的時序圖。圖5顯示本發(fā)明另一實(shí)施例中的一個用于圖I中電荷升壓系統(tǒng)的電壓偵測器的電路不意圖。圖6顯示本發(fā)明一實(shí)施例中的一個用于圖I中電荷升壓系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器的電路示意圖。圖7顯示由電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行的電壓更新的時序圖。圖8顯示本發(fā)明另一實(shí)施例中的一個產(chǎn)生圖I與圖2中控制信號的控制邏輯的電路不意圖。圖9顯示圖I 圖2及圖8中信號的時序圖。圖10顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有此處所描述的讀取電源系統(tǒng)的集成電路的簡化示意圖。主要元件符號說明750:集成電路700 :非易失存儲陣列701 :列譯碼器702 :字線703:行譯碼器704 :位線705、707 :總線
706 :感測放大器/數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)709 :編程、擦除及讀取偏壓調(diào)整狀態(tài)機(jī)構(gòu)708 :偏壓調(diào)整供應(yīng)電壓及升壓器711 :數(shù)據(jù)輸入線715 :數(shù)據(jù)輸出線
具體實(shí)施例方式此處揭露的系統(tǒng)中，是應(yīng)用電容器以減少自此電荷升壓器中所漏出的定直流電流，并會定期地更新如此的電容器。圖I顯示一存儲陣列提供讀取電源的一電荷升壓器裝置的方塊示意圖。 如偵測器I及偵測器2的電壓偵測器(Detector)并不會偵測RDPWR節(jié)點(diǎn)上的電壓。而是，這些電壓偵測器是偵測ro節(jié)點(diǎn)上的電壓。此RDPWR與ro節(jié)點(diǎn)分別是晶體管M41的漏極終端與源極終端的電壓。在所示的實(shí)施例中，晶體管M41是一個場效晶體管。在其他的實(shí)施例中，晶體管M41是一個雙極結(jié)晶體管。只要晶體管M41保持在飽和區(qū)域中操作，在RDPWR節(jié)點(diǎn)上的電壓是相對不會受到ro節(jié)點(diǎn)電壓變動的影響。在飽和區(qū)域中，其是當(dāng)一特定柵極電壓下漏極電壓會超過飽和漏極電壓。使用物理的名詞解釋，即在飽和區(qū)域中介于源極與漏極間的通道至少被漏極終端夾斷。在RDPWR節(jié)點(diǎn)上的電壓可以約略地計(jì)算為，VRDPWR VVG-VTN(M41)，其中VTN是一特定晶體管的開啟閾值電壓。VG節(jié)點(diǎn)則保持在一個定電壓。VG節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性是維持晶體管M41在飽和特性區(qū)域中的穩(wěn)定特性。VG節(jié)點(diǎn)的電壓是被規(guī)范的而不是偵測后更新，其可以改善在替代地偵測后更新方案下因?yàn)閭蓽y器準(zhǔn)確性所產(chǎn)生的問題。與VG節(jié)點(diǎn)連接的電容Cl在大部分時間是浮接的。VG節(jié)點(diǎn)僅與一些地方連接，且自VG節(jié)點(diǎn)的漏電流(圖中顯示為I_Leakl)可以被控制的很小。因此，VG節(jié)點(diǎn)的電壓變動也是很小的。假如ENVG信號關(guān)閉的話，也會關(guān)閉切換開關(guān)S41及與PG節(jié)點(diǎn)和VG節(jié)點(diǎn)解除連接，則VG節(jié)點(diǎn)并不再和任何已知的電壓連接，且保留VG節(jié)點(diǎn)浮接。在VG節(jié)點(diǎn)的電壓VVG由殘留在電容器Cl中的電荷維持且因?yàn)殡娏髟碔_Leakl而慢慢地減少。假設(shè)電流源I_Leakl是定值，VVG = VVG(于時間t0時)-(I_Leakl/Cl*t)，其中時間t = O是ENVG信號關(guān)閉、關(guān)閉切換開關(guān)S41及與PG節(jié)點(diǎn)和VG節(jié)點(diǎn)解除連接的時間，且t是自t = O的浮動區(qū)間。VVG(于時間t0時)=VPG0VVG的最小電壓是發(fā)生在ENVG信號每一次的上升邊緣時。VVG的變動AVVG =WG(最大值)-VVG(最小值)=(I_Leakl/Cl*tl21)，時間tl21顯示于圖7中。范例值為I_Leakl < InA, Cl = IOpf，tl21 = 200 μ s. AVVG < O. 02V，其是一個非常小的變動(在圖4及圖9中的VG波型圖是在電壓軸上迭置)。一個VG電壓的范例是大約為6V，所以其變動僅為約O. 33%。電流源I_Leakl和I_Leak2代表寄生結(jié)及/或裝置關(guān)閉時的漏電流。自VRDPWR節(jié)點(diǎn)的漏電流I_Leak2大小是遠(yuǎn)大于VG節(jié)點(diǎn)的漏電流I_Leakl。由I_Leak2代表的電荷泄漏由在H)節(jié)點(diǎn)與地之間的電容器C2所充電的電荷取代。漏電流I_Leakl可以通過限制VG節(jié)點(diǎn)的連接而控制地很小。I_Leak2大小是大約為漏電流I_Leakl的3個數(shù)量級或更多，因?yàn)閂RDPWR節(jié)點(diǎn)與上千個X譯碼器連接以讀取字線。RDPffR節(jié)點(diǎn)的電壓通過此電荷取代而保持定值且RDPWR節(jié)點(diǎn)則是與承受漏電及電荷升壓的重復(fù)循環(huán)的ro節(jié)點(diǎn)分離。電容器Cl與C2兩者皆定期地更新。兩個升壓器(Pump)進(jìn)行此更新功能。電荷升壓器I (Pumpl)經(jīng)由調(diào)節(jié)器(Regulator) I對VG節(jié)點(diǎn)及連接至VG節(jié)點(diǎn)的電容器Cl更新。電荷升壓器2 (Pump2)對H)節(jié)點(diǎn)及連接至H)節(jié)點(diǎn)的電容器C2更新。在另一實(shí)施例中，使用單一升壓器進(jìn)行電容器Cl與C2的更新功能。電壓偵測器I偵測PD節(jié)點(diǎn)的電壓。響應(yīng)自電壓偵測器I的輸出信號DET1，電荷升壓器2(Pump2)更新H)節(jié)點(diǎn)。此外，響應(yīng)自電壓偵測器I的輸出信號DET1，計(jì)數(shù)器(Counter)會對更新H)節(jié)點(diǎn)及電容器C2的計(jì)數(shù)加I。在一實(shí)施例中，于每八次更新電容器C2之后，電容器Cl由電荷升壓器I (Pumpl)更新。于每八次更新電容器C2之后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)到達(dá)7，之后由計(jì)數(shù)器產(chǎn)生信號CNT8而更新電容器Cl，且此計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)復(fù)位為O。在其他的實(shí) 施例中，可以使用不是8的數(shù)目，或是與電容器C2無關(guān)的定時器。之后，電容器Cl由電荷升壓器I (Pumpl)更新。于產(chǎn)生信號CNT8之后，控制邏輯產(chǎn)生升壓致能信號ENPMPl以開啟電荷升壓器I (Pumpl)且產(chǎn)生信號ENVG以關(guān)閉切換器S41。電荷升壓器I及電荷升壓器2分別由各自的致能信號ENPMPl及ENPMP2致能。晶體管M42在此電路準(zhǔn)備好進(jìn)行讀取操作時被開啟。此集成電路離開待機(jī)模式且信號ENRD開啟。晶體管M42具有較晶體管M41更強(qiáng)的驅(qū)動能力，提供讀取電流至RDPWR。圖2顯示圖I的電荷升壓器裝置中的電壓偵測器I的電路示意圖。此電壓偵測器I(Detectorl)使用電容器C3以執(zhí)行將RDPWR節(jié)點(diǎn)的電壓轉(zhuǎn)換至DIV節(jié)點(diǎn)的電壓。此電容器并不會消耗任何直流電流。圖2顯示的電壓偵測電路的特性會根據(jù)圖4的時序圖加以解釋，其顯示tl到t4的時序區(qū)間。時序區(qū)間tl與t2遠(yuǎn)大于時序區(qū)間t3與t4?；旧?，11、t4及t5具有相同更新電容器Cl及C3的目的。然而，其具有不同的觸發(fā)來源與時序間隔。電容器C2也在t4階段時被充電。tl及t4的頻率寬度在某些實(shí)施例中是定值。T5的頻率寬度則是根據(jù)有多少讀取命令自外部發(fā)出而調(diào)整。時序區(qū)間tl是一初始階段其可以自零伏特開始對電容器Cl及C3充電。于圖4中的時序區(qū)間tl中，電容器C3被更新。因?yàn)轫憫?yīng)信號RFSH3切換開關(guān)S53被關(guān)閉，所以DIV節(jié)點(diǎn)與地連接，且N2節(jié)點(diǎn)與RDPWR節(jié)點(diǎn)連接。電容器C3被充電至目標(biāo)讀取電壓VRD。于圖4中的時序區(qū)間t2中，自ro節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生漏電流。N2節(jié)點(diǎn)與ro連接(顯示為VPD)因?yàn)轫憫?yīng)信號RFSH的互補(bǔ)中間切換開關(guān)被關(guān)閉，且在時序區(qū)間t2結(jié)束時因?yàn)轫憫?yīng)信號DETN的互補(bǔ)切換開關(guān)S51被關(guān)閉，使得VN2 = VPD VPl且VDIV VDETl。之后，VDETl、ENPMP2及DETN信號變成高電平而切換開關(guān)S51被關(guān)閉。VN2然后下降至 VPD-VTP。此VN2 VPD-VTP的關(guān)系仍維持正確。因?yàn)轫憫?yīng)信號RFSH3切換開關(guān)S53被開啟，所以DIV節(jié)點(diǎn)與地解除連接，且N2節(jié)點(diǎn)與RDPWR節(jié)點(diǎn)解除連接。在此組態(tài)下，DIV節(jié)點(diǎn)的電壓VDIV如下，其中V2是節(jié)點(diǎn)N2的電壓，而VRD是目標(biāo)讀取電壓其設(shè)定為于時間tl時通過電容器C3的電壓VDIV = V2*(C3/(C3+C_parasitic))_VRD因?yàn)殡娙軨_parasitic與電容C3相比是相當(dāng)小可以忽略的，DIV節(jié)點(diǎn)的電壓VDIV可以近似如下VDIV V2-VRD對電荷升壓器2 (Pump2)的控制信號是關(guān)閉的，使得EN2 = O (或ENPMP2 = O)。因?yàn)樽詒o節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生漏電流，ro節(jié)點(diǎn)的電壓下降。如此電荷泄漏由圖 中于晶體管M41源極終端的I_Leak2所代表。自ro節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生漏電流繼續(xù)直到DIV節(jié)點(diǎn)的電壓VDIV掉到由具有VDIV和VDETl兩者電壓為輸入的電壓比較器所偵測的VDETl之下。另一種表示的方式為節(jié)點(diǎn)ro的電壓VPD(其相當(dāng)于節(jié)點(diǎn)N2的電壓VN2)掉到VPl之下，其中VPl = VDET1+VRD。電壓VPl代表·電壓比較器輸入VDETl與目標(biāo)讀取電壓VRD的總和，VRD設(shè)定為于時間tl時通過電容器C3的電壓。于圖4中的時序區(qū)間t3中，電容器C2被更新。對電荷升壓器2(Pump2)的控制信號是開啟的，使得EN2 = I (或ENPMP2 = I)。因?yàn)轫憫?yīng)信號DETN的互補(bǔ)切換開關(guān)S51被開啟，所以將H)節(jié)點(diǎn)與N2節(jié)點(diǎn)解除連接。而響應(yīng)信號DETN的切換開關(guān)S52被開啟，將N2節(jié)點(diǎn)與一例如是電流鏡的電流源耦接，此電流鏡晶體管的柵極與一供應(yīng)電壓連接，或單純與電阻連接。N2節(jié)點(diǎn)的電壓VN2變成TO節(jié)點(diǎn)的電壓VPD-VTP (晶體管閾值電壓)。同時于時序區(qū)間t3中，因?yàn)殡姾缮龎浩?(Pump2)被致能，在H)節(jié)點(diǎn)的電壓增力口，直到電壓比較器決定VDIV > VDETl為止。另一種表示此條件的方式為，ro節(jié)點(diǎn)的電壓VPD = V2(N2節(jié)點(diǎn)的電壓)+VTP(晶體管閾值電壓)超過了電壓VP2，其中電壓VP2 =VDET1+VRD+VTP。電壓VP2代表電壓比較器輸入VDET1、目標(biāo)讀取電壓VRD與晶體管閾值電壓的總合，此目標(biāo)讀取電壓于時間tl時被設(shè)定通過電容C3的電壓。VDETl決定圖4中H)節(jié)點(diǎn)的最小電壓(VPl)。在某些實(shí)施例中，VDETl的范圍在O. 2 IV之間。VDETl是此電容器的參考電壓。在一實(shí)施例中，VDETl是具有DIV節(jié)點(diǎn)及NMOS閾值電壓VTN做為輸入的比較器的輸出。當(dāng)此條件被滿足之后，時序區(qū)間t3結(jié)束。電荷升壓器2 (Pump2)的控制信號關(guān)閉，使得EN2 = 0(或ENPMP2 = O)。因?yàn)殡姾尚孤┑木壒?，PD節(jié)點(diǎn)的電壓再度逐漸減少直到此電壓偵測器再次啟動電荷升壓器2 (Pump2)為止。P型晶體管M51幫助決定介于VPl與VP2(圖4中)間的電壓差。VPl與VP2分別代表H)節(jié)點(diǎn)的低電壓與高電壓值。于漏電一段時間后，ro節(jié)點(diǎn)具有VPl電壓，且于電荷升壓器2(Pump2)進(jìn)行更新后，H)節(jié)點(diǎn)具有VP2電壓。電荷升壓器2(Pump2)的控制信號關(guān)閉，使得EN2 = O (或ENPMP2 = O)。因?yàn)殡姾尚孤┑木壒剩琍D節(jié)點(diǎn)的電壓再度逐漸減少直到此電壓偵測器再次啟動電荷升壓器2 (Pump2)為止。P型晶體管M51決定介于VPl與VP2(圖4中)間的電壓差。P型晶體管M51可以由例如是二極管或是N型晶體管其他裝置取代來決定介于VPl與VP2間的電壓降。于時序區(qū)間t3結(jié)束時，VN2 VPl ；VPD VN2+VTP VP1+VTP = VP2。則切換開關(guān)S51再度變成通路，使得VN2快速被升壓至VPD = VP1+VTP。于時序區(qū)間t3結(jié)束之后，重復(fù)進(jìn)行時序區(qū)間t2與t3，且偶爾使用時序區(qū)間t4取代t3。時序區(qū)間t4是由當(dāng)圖I中的計(jì)數(shù)器觸發(fā)時周期性地發(fā)生。在某些實(shí)施例中，tl> t4。于時序區(qū)間t4時，電荷升壓器I由ENPMPl = I致能。ENPMPl的脈沖寬度由延遲組件D61決定。電荷升壓器I及電荷升壓器2兩者皆啟動以更新電容器C3。為了更新電容器C3，開啟切換開關(guān)S53及S54，且關(guān)閉切換開關(guān)S51及S52。在某些實(shí)施例中，t4 << t2。t5由一外部讀取命令觸發(fā)。于時序區(qū)間t5時，此電路準(zhǔn)備好進(jìn)行讀取操作且信號ENRD被開啟。于讀取操作之后，此電路回到待機(jī)。于時序區(qū)間t5之后，此系統(tǒng)回到t2。此系統(tǒng)的待機(jī)狀態(tài)為t2、t3及t4。在其他的實(shí)施例中，此電壓偵測器是獨(dú)立的電壓偵測器且不會消耗直流電。此電壓偵測器可以使用于不是待機(jī)電荷升壓系統(tǒng)的其他系統(tǒng)中。
在另一實(shí)施例中，一個單一電壓偵測點(diǎn)就足夠了。因此不需要切換開關(guān)S51及S52。圖3顯示一個產(chǎn)生圖I與圖2中控制信號的控制邏輯的電路示意圖?？刂七壿?10產(chǎn)生信號RFSH3以將圖2中的電容器C3進(jìn)行更新，信號ENPMPl以致能電荷升壓器1，及信號ENDET2以致能電壓偵測器2。此三個為個別的充分條件。首先，來自圖I中計(jì)數(shù)器的信號CNT8指示電荷升壓器I被致能。這三個所產(chǎn)生信號的脈沖寬度由延遲組件D61來決定。其次，具有一電壓開啟復(fù)位POR信號。之后，此集成電路準(zhǔn)備好進(jìn)行讀取操作。此集成電路離開待機(jī)模式，且信號ENRD被開啟。于讀取操作之后，此電路回到待機(jī)。在控制邏輯320，開啟圖I中切換開關(guān)S41的信號ENVG于致能電荷升壓器I的信號ENPMPl產(chǎn)生后再經(jīng)過延遲組件產(chǎn)生一段延遲后被產(chǎn)生。在控制邏輯330，一個2選I的多任務(wù)器選取信號DETl與DET2之一以響應(yīng)選擇信號ENDET2。此多任務(wù)器輸出信號為信號ENPMP2。是否致能電荷升壓器2是由電壓偵測器I或電壓偵測器2的輸出來決定，例如電荷升壓器2是由致能電壓偵測器2的信號ENDET2所選取。在控制邏輯340，當(dāng)信號ENPMP2致能電荷升壓器2，且電容器C2未被更新，會產(chǎn)生信號DETN以開啟圖2中的切換開關(guān)S51。圖4顯示圖I 圖3中信號的時序圖，且會搭配圖2來進(jìn)行討論。圖5顯示本發(fā)明另一實(shí)施例中的一個用于圖I中電荷升壓系統(tǒng)的電壓偵測器的電路不意圖。具體而言，圖5中顯示的電壓偵測器是圖I中的電壓偵測器2的一個范例。切換開關(guān)SlOl由ENDET2信號開啟。切換開關(guān)SlOl將節(jié)點(diǎn)H)與具有分壓器的電流IlOl通過串聯(lián)的電阻R102與RlOl連接至地。此中間節(jié)點(diǎn)與晶體管的柵極連接，而此晶體管的漏極與地連接，源極與電流源和輸出信號DET2的放大器連接。此電壓偵測器2于ENDET2致能此電壓偵測器2時消耗電荷升壓器電流。如此會對待機(jī)電流的消耗產(chǎn)生影響。然而，因?yàn)镋NDET2致能信號被限制在一個短時間內(nèi)t4<< t3(例如，圖4中的t4與t3)，其平均功率消耗可以是很小的。如此對其他總是要消耗電荷升壓器電流的電壓偵測器是一種改進(jìn)。
因?yàn)橐陨系睦碛?，通過分壓器電路的電流可以更大一些，其導(dǎo)致了更快的反應(yīng)時間。分壓器電路的電流IlOl = VPD/(R101+R102)。因?yàn)殡娏骺梢愿?，電阻RlOl和R102可以更小。這些電阻的布局面積也可以跟著縮小，同時電阻的寄生電容也跟著縮小。此電壓偵測器2的偵測器電平是VDET2。VDET2 = VTN*(1+(R102/R101))。假如 VPD < VDET2，則 VDET2 = I。否則，VDET2=O。圖6顯示本發(fā)明一實(shí)施例中的一個用于圖I中電荷升壓系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器的電路示意圖。調(diào)節(jié)器I是一個電壓產(chǎn)生器。PF節(jié)點(diǎn)是直接自電荷升壓器I的輸出，所以PF節(jié)點(diǎn)的電壓是不穩(wěn)定的。PF節(jié)點(diǎn)的電壓，VPF,具有較大的波紋，且會跟著供應(yīng)電壓VCC或溫度的變動而變動。此電壓調(diào)節(jié)器將PF節(jié)點(diǎn)的不穩(wěn)定電壓VPF改變?yōu)镻G節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定電壓VPG。PF節(jié)點(diǎn)的輸入電壓，VPF，是電荷升壓器I的輸出。此PG節(jié)點(diǎn)的電壓VPG的輸出電壓為于圖4 中的時序區(qū)間 t4, VPG = VREF11*(1+(R112/R111))。VREFll可以由能隙參考電壓產(chǎn)生器產(chǎn)生。一個運(yùn)算放大器具有反向輸入與VREFl I連接，一非反向輸入與一回授路徑連接，及一輸出與P型晶體管的柵極連接。P型晶體管的源極與PF節(jié)點(diǎn)連接，漏極與PG節(jié)點(diǎn)連接。PG節(jié)點(diǎn)通過串聯(lián)的電阻R112與Rlll和地連接。介于串聯(lián)的電阻R112與Rlll間的節(jié)點(diǎn)與此運(yùn)算放大器的非反向輸入連接。圖7顯示由電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行的電壓更新的時序圖。PG節(jié)點(diǎn)的電壓VPG是由上述方 式?jīng)Q定。所以VG節(jié)點(diǎn)更新至電壓VPG只要ENPMPl的脈沖寬度足夠?qū)挼脑挕ｉ_啟PG和VG節(jié)點(diǎn)間切換開關(guān)S41的信號ENVG于VPG設(shè)定至所預(yù)期的電壓后應(yīng)該開啟。因此，電容器Cl由此調(diào)節(jié)器更新，且電容器C2由偵測后更新進(jìn)行更新。因?yàn)镽DPWR節(jié)點(diǎn)上的電壓可以約略為 VVG-VTN假如晶體管M41保持在飽和區(qū)域，此VPD的鋸齒波形變得不重要。圖8顯示本發(fā)明另一實(shí)施例中的一個產(chǎn)生圖I與圖2中控制信號的控制邏輯的電路不意圖。在此實(shí)施例中的控制邏輯，當(dāng)每一次對電容器C2進(jìn)行更新時，也會同時對電容器C3進(jìn)行更新?？刂七壿?10與控制邏輯310類似。然而，控制邏輯510僅產(chǎn)生信號ENPMPl以致能電荷升壓器I，而沒有產(chǎn)生對圖2中的電容器C3進(jìn)行更新的信號RFSH3，也沒有產(chǎn)生致能電壓偵測器2的信號ENDET2。在控制邏輯520，產(chǎn)生信號ENDET2以致能電壓偵測器2?？刂七壿?20是響應(yīng)電壓開啟復(fù)位POR信號或是集成電路準(zhǔn)備好進(jìn)行讀取操作的信號ENRD且接收信號ENRD?？刂七壿?30系結(jié)合控制邏輯330與額外的邏輯以產(chǎn)生信號RFSH3。信號RFSH3是響應(yīng)信號ENDET2以致能電壓偵測器2。信號RFSH3也響應(yīng)指示電壓偵測器I發(fā)現(xiàn)應(yīng)該對電容器C2進(jìn)行更新的信號ENDETl ;信號RFSH3被延遲使得電容器C3于電容器C2進(jìn)行更新之后的短時間內(nèi)被更新。
圖9顯示圖I 圖2及圖8中信號的時序圖。圖10顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有此處所描述的讀取電源系統(tǒng)的集成電路的簡化示意圖。集成電路750包括一內(nèi)存陣列700。一字線譯碼器701與沿著存儲陣列700列方向安排的多條字線702耦接且電性溝通。位線(行)譯碼器7 03與沿著存儲陣列700行方向安排的多條位線704耦接且電性溝通。地址是由總線705提供給字線譯碼器701及位線譯碼器703。方塊706中的感測電路(感測放大器)與數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)經(jīng)由數(shù)據(jù)總線707與位線譯碼器703耦接。數(shù)據(jù)由集成電路750上的輸入/輸出端口提供給數(shù)據(jù)輸入線711，或者由集成電路750其他內(nèi)部/外部的數(shù)據(jù)源，輸入至方塊706中的數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)。其他電路可以包含于集成電路750之內(nèi)，例如泛用目的處理器或特殊目的應(yīng)用電路，或是模塊組合以提供由內(nèi)存陣列700所支持的系統(tǒng)單芯片功能。數(shù)據(jù)由方塊706中的感測放大器，經(jīng)由數(shù)據(jù)輸出線715，提供至集成電路750上的輸入/輸出端口，或提供至集成電路750內(nèi)部/外部的其他數(shù)據(jù)終端。在本實(shí)施例中所使用的控制器709是使用了偏壓調(diào)整狀態(tài)機(jī)構(gòu)，并控制了由電荷升壓電路、偏壓電路電壓及電流源708的應(yīng)用，以提供例如讀取、編程、擦除、擦除驗(yàn)證、以及編程驗(yàn)證調(diào)整偏壓的電壓及/或電流至字線及位線。該控制器709可利用特殊目的邏輯電路而應(yīng)用，如熟習(xí)該項(xiàng)技藝者所熟知。在替代實(shí)施例中，該控制器709包括了通用目的處理器，其可使于同一集成電路，以執(zhí)行一計(jì)算機(jī)程序而控制裝置的操作。在又一實(shí)施例中，該控制器709是由特殊目的邏輯電路與通用目的處理器組合而成。雖然本發(fā)明已參照實(shí)施例來加以描述，然本發(fā)明創(chuàng)作并未受限于其詳細(xì)描述內(nèi)容。替換方式及修改樣式已于先前描述中所建議，且其他替換方式及修改樣式將為熟習(xí)此項(xiàng)技藝之人士所思及。特別是，所有具有實(shí)質(zhì)上相同于本發(fā)明的構(gòu)件結(jié)合而達(dá)成與本發(fā)明實(shí)質(zhì)上相同結(jié)果者，皆不脫離本發(fā)明的精神范疇。因此，所有此等替換方式及修改樣式系意欲落在本發(fā)明于隨附權(quán)利要求范圍及其均等物所界定的范疇之中。
權(quán)利要求
1.一種待機(jī)電荷升壓器裝置，包含 一電荷升壓器，具有一電荷升壓輸出； 一電壓轉(zhuǎn)換器，包括一電容器，該電容器具有 一第一終端與該電荷升壓輸出I禹接；以及 一第二終端， 其中該電容器將在該第一終端的一第一電壓電平轉(zhuǎn)換為在該第二終端的一第二電壓電平；以及 升壓控制邏輯，響應(yīng)該電壓轉(zhuǎn)換器的該第二電壓電平以致能該電荷升壓器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該電壓轉(zhuǎn)換器阻擋直流電流自該電荷升壓輸出通過該電壓轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差由該電荷升壓輸出的一目標(biāo)電壓設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差以一第一更新速率進(jìn)行更新，該第一更新速率由該電荷升壓輸出的一第二更新速率所決定。
5.一種提供待機(jī)電荷升壓的方法，包含 將在與一電荷升壓器的一電荷升壓輸出稱接的一電容器的一第一電容器終端的一第一電壓電平轉(zhuǎn)換為在該電容器的一第二電容器終端的一第二電壓電平；以及響應(yīng)該第二電壓電平以致能該電荷升壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中一電壓轉(zhuǎn)換器阻擋直流電流自該電荷升壓輸出通過該電壓轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差由該電荷升壓輸出的一目標(biāo)電壓設(shè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中通過該電容器的介于該第一電壓電平與該第二電壓電平之間的一電壓差以一第一更新速率進(jìn)行更新，該第一更新速率由該電荷升壓輸出的一第二更新速率所決定。
9.一種待機(jī)電荷升壓器裝置，包含 一晶體管，具有 一第一電流承載終端，與一輸出節(jié)點(diǎn)耦接，以提供一字線讀取電壓； 一第二電流承載終端，與一電荷升壓電路的一電荷升壓輸出耦接；以及 一控制終端；以及 該電荷升壓電路，具有該電荷升壓輸出且經(jīng)由該晶體管提供電源至該輸出節(jié)點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該晶體管是一場效晶體管，該第一電流承載終端是一源極，該第二電流承載終端是一漏極，該控制終端是一柵極。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該晶體管于一飽和區(qū)域中操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該晶體管于一飽和區(qū)域中操作使得于該電荷升壓輸出處的電壓變動在該輸出節(jié)點(diǎn)處是減少的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中自該輸出節(jié)點(diǎn)的電荷泄漏是由通過介于該晶體管的該第二電流承載終端與該第一電流承載終端間的電流來對應(yīng)補(bǔ)償。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該電荷升壓電路包括一第二電荷升壓輸出與該晶體管的該控制終端耦接。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該電荷升壓電路包括一第二電荷升壓輸出與該晶體管的該控制終端耦接，及一電壓調(diào)節(jié)器維持該控制終端處的一控制終端電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該控制終端處的一控制終端電壓的一第一更新速率是由該電荷升壓輸出的一第二更新速率所決定。
17.—種提供待機(jī)讀取電壓的方法,包含 該一晶體管的一飽和區(qū)域中操作，該晶體管具有一第一電流承載終端與一輸出節(jié)點(diǎn)耦接以提供一字線讀取電壓以及一第二電流承載終端與一電荷升壓電路的一電荷升壓輸出耦接，使得于該電荷升壓輸出處的電壓變動在該輸出節(jié)點(diǎn)處是減少的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該晶體管是一場效晶體管，該第一電流承載終端是一源極，該第二電流承載終端是一漏極，及該控制終端是一柵極。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中自該輸出節(jié)點(diǎn)的電荷泄漏是由通過介于該晶體管的該第二電流承載終端與該第一電流承載終端間的電流來對應(yīng)補(bǔ)償。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，更包含 通過該電荷升壓器維持該控制終端的一控制電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，更包含 以一個由該電荷升壓輸出決定的更新速率更新該晶體管的一控制終端處的一控制終端電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種待機(jī)電荷升壓器裝置及其操作方法，該裝置包含一電荷升壓器的一電荷升壓輸出與一電壓轉(zhuǎn)換器的一電容器耦接。此電壓轉(zhuǎn)換器的輸出導(dǎo)致升壓控制邏輯致能該電荷升壓器。本發(fā)明也公開另一種待機(jī)電荷升壓器裝置，包含一個于一飽和區(qū)域中的晶體管，該晶體管具有一漏極終端與一電荷升壓輸出耦接，以及一源極終端與一輸出節(jié)點(diǎn)耦接，以提供一字線讀取電壓。
文檔編號G11C11/4074GK102903384SQ20121002301
公開日2013年1月30日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者羅思覺, 許文銘, 彭武欽 申請人:旺宏電子股份有限公司