本发明专利技术提供了一种信号放大器、磁存储器的读取电路及其操作方法，在磁存储器模块中包括，多个磁性存储单元，多个位线，多个字线，多个参考存储单元，至少一个参考线，和至少一个高速读取感测放大器。读取操作时，只有一个被字线和位线同时选中的存储单元提供数据信号，只有一个被同一字线选中的参考单元提供参考信号；信号放大器包括逻辑，放大以及锁存电路，数据信号和参考信号为信号放大器的输入，放大器为一级放大并锁存多功能电路，信号放大完成后自动锁存输出数据来减少信号放大和读取时间，同时，产生一个放大完成输出信号用以关闭相对应的存储模块来节省功耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，集成电路芯片设计
，更具体地，涉及。
技术介绍
自旋转移力矩磁阻式随机存储器(STT-MRAM)是一项跨学科的复杂系统开发的综合工程，学科跨度大，工程复杂性高，它概括了物理，材料学科，电子工程和半导体科学，以及磁性学科等多门学科领域。磁随机存储器是由特殊的磁性材料制成极小尺寸的磁元体，并将磁元体集成到半导体工艺中制成磁随机存储芯片，如图1(a)和图1(b)所示，第一代磁随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是由多个磁元体组成，每个磁元体附近有两根导线，在写操作时，电流通过导线产生两个磁场，该磁元体在磁场作用下改变磁体中磁极方向，通过导线的较大的电流可以有两个相反的方向，使得磁体中呈现两个不同磁极方向，从而达到两种不同的磁阻值状态:低磁阻状态为“0”，高磁阻状态为“I”；由于磁场会对临近的磁元体产生作用，使得这些磁元体状态不稳定，随着半导体工艺的提高，每个存储单元的尺寸越来越小，基于这些磁元体的存储单元更加不稳定。自旋转移力矩磁阻式随机存储器(Spin Torque Transfer Magnetic RandomAccess Memory，STT-MRAM)同样基于磁元体，但它们的此材料与结构与第一代不同，第二代磁存储器(STT-MRAM)依靠自旋动量转移写入信息，它完全不同于传统的第一代存储器(MRAM)，它是将一个更小的电流直接流过这个磁元体(Magnetic Tunnel Junct1n,MTJ)使其改变状态，电流通过MTJ的方向不同是其呈现“O”和“I”状态，由于没有磁场的干扰，磁元体状态更加稳定，每个存储单元的尺寸可以越来越小。同时也简化的电路设计和减小功耗，写入每个数据位所需的功耗比MRAM低一个数量级。与闪存(FLASH MEMORY)相比，STT-MRAM的写入/读取性能更佳，因为它的写入数据时不要求高电压，耗电量低，写入/读取时间极短，同时保持闪存所具有的非挥发特性，既能够在关掉电源后仍可以保持所存储内容的完整性，此外，由于改变磁化方向的次数没有限制，因此写入次数也为无限次；STT-MRAM拥有静态随机存储器(Static Random AccessMemory，SRAM)的高速读取写入能力和动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)的高集成度，而且可以无限次地重复擦写。STT-MRAM无需动态刷新，能够在非激活状态下关闭，可以大幅降低系统功耗。STT-MRAM具有高速存取功能。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种信号放大器、磁存储器的读取电路，及其操作方法，其目的在于能在高速完成读出操作，从而减少读取时间；同时，读出数据完成并锁存后以供下一级相关电路使用，及时关闭相应的磁存储模块，减少功耗。本专利技术提供的信号放大器包括多路开关、选择器、第一开关、完成甄别器、第一预置器、第二开关、第一晶体管Ml、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5和第六晶体管M6 ;第一晶体管Ml的一端与所述第一开关的第一输出端Cl连接，所述第一晶体管Ml的另一端还与所述第三晶体管M3的一端连接；所述第三晶体管M3的另一端与所述多路开关的第一输出端c3连接，所述第三晶体管M3的控制端作为所述信号放大器的正相输入端IN ;所述第二晶体管M2的一端与所述第一开关的第二输出端c2连接，所述第二晶体管M2的另一端与所述第四晶体管M4的一端连接，所述第四晶体管M4的另一端与所述多路开关的第二输出端c4连接，所述第四晶体管M4的控制端作为所述信号放大器的反相输入端INB ;所述第五晶体管M5的一端与所述第二开关的第一输出端c5连接，所述第五晶体管M5的另一端与所述第六晶体管M6的控制端连接，所述第六晶体管M6的一端与所述第二开关的第二输出端c6连接，所述第六晶体管M6的另一端与所述第五晶体管M5的控制端连接；所述选择器的第一输入端、所述多路开关的第一控制端k2、所述第一开关的控制端kl和所述第一预置器的使能端en连接后作为所述信号放大器的信号使能端EN ;所述选择器的第二输入端、所述多路开关的第二控制端k3和所述完成甄别器的输出端ο连接后作为所述信号放大器的Done端；所述第三晶体管M3的一端、所述第五晶体管M5的一端、所述第一预置器的输出正端ο和所述完成甄别器的第一输入端enl连接后作为信号放大器的第一输出端Dout ;所述第二晶体管M2的另一端、所述第五晶体管M6的一端、所述第一预置器的输出负端ob和所述完成甄别器的第二输入端en2连接后作为信号放大器的第二输出端Doutb ;其中当所述第一晶体管Ml的控制端与所述第二晶体管M2的另一端连接时，所述第二晶体管M2的控制端与所述第一晶体管Ml的另一端连接；或者所述第一晶体管Ml的控制端和所述第二晶体管M2的控制端均连接钳位电压Vrf。作为本专利技术的一个实施例，第一晶体管Ml、所述第二晶体管M2、所述第三晶体管M3、所述第四晶体管M4、第五晶体管M5和/或所述第六晶体管M6为MOS管。当第一晶体管Ml和所述第二晶体管M2均为PMOS管时；所述第三晶体管M3、所述第四晶体管M4、第五晶体管M5和所述第六晶体管M6均为NMOS管；当所述第一晶体管Ml和所述第二晶体管M2均为NMOS管时；所述第三晶体管M3、所述第四晶体管M4、第五晶体管M5和所述第六晶体管M6均为PMOS管。在本专利技术实施例中，当第一晶体管Ml和第二晶体管M2均为NMOS管时，钳位电压Vrf大于Vtl，(Vtl为NMOS管的门槛电压)；当第一晶体管Ml和第二晶体管M2均为PMOS管时，钳位电压Vrf小于(VDD-Vt2) ; (Vt2为PMOS管的门槛电压)；钳位电压Vrf的具体值可以根据晶体管的具体尺寸和工艺确定；Vt为晶体管的门槛电压。使用该电路时，数据被琐存后，电路中仍有工作电流。作为本专利技术的一个实施例，第一预置器包括PMOS管MplUPMOS管Mp 12和PMOS管Mpl3 ；PM0S管Mpll的控制端、PMOS管Mpl2的控制端和PMOS管Mpl3的控制端连接后作为所述第一预置器的EN端；PM0S管Mpll的一端连接电压源Vol，PM0S管Mpl2的另一端连接电压源Vol，PMOS管Mpll的另一端和PMOS管Mpl3的一端连接后作为所述第一预置器的输出负端Ob ；PM0S管Mpl2的一端和PMOS管Mpl3的另一端连接后作为所述第一预置器的输出正端O ;电压源Vol的电位为O彡Vol彡VDD0当输入控制信号EN为O伏时，PMOS管Mpll、PMOS管Mpl2和PMOS管Mpl3都导通，第一预置器的两个输出端O和Ob都与电压源Vol相通，其电位为Vol，同时两个输出端O和Ob也通过PMOS管Mpl3相连；当控制信号EN为VDD时，PMOS管Mpl1、PMOS管Mpl2和PMOS管Mpl3都断开，没有电流通过三个PMOS管，同时两个输出端O和Ob与电压源Vol断开，互相独立。作为本专利技术的另一个实施例，第一预置器包括NMOS管Mn 11、NMOS管Mn 12、NMOS管Mnl3和反相器；NM0S管Mnll的控制端、所述NMOS管Mnl2的控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种信号放大器，其特征在于，包括多路开关(111)、选择器(112)、第一开关(113)、完成甄别器(114)、第一预置器(115)、第二开关(116)、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5和第六晶体管M6；所述第一晶体管M1的一端与所述第一开关(113)的第一输出端c1连接，所述第一晶体管M1的另一端还与所述第三晶体管M3的一端连接；所述第三晶体管M3的另一端与所述多路开关(111)的第一输出端c3连接，所述第三晶体管M3的控制端作为所述信号放大器的正相输入端IN；所述第二晶体管M2的一端与所述第一开关(113)的第二输出端c2连接，所述第二晶体管M2的另一端与所述第四晶体管M4的一端连接，所述第四晶体管M4的另一端与所述多路开关(111)的第二输出端c4连接，所述第四晶体管M4的控制端作为所述信号放大器的反相输入端INB；所述第五晶体管M5的一端与所述第二开关(116)的第一输出端c5连接，所述第五晶体管M5的另一端与所述第六晶体管M6的控制端连接，所述第六晶体管M6的一端与所述第二开关(116)的第二输出端c6连接，所述第六晶体管M6的另一端与所述第五晶体管M5的控制端连接；所述选择器(112)的第一输入端、所述多路开关(111)的第一控制端k2、所述第一开关(113)的控制端k1和所述第一预置器(115)的使能端en连接后作为所述信号放大器的信号使能端EN；所述选择器(112)的第二输入端、所述多路开关(111)的第二控制端k3和所述完成甄别器(114)的输出端o连接后作为所述信号放大器的Done端；所述第三晶体管M3的一端、所述第五晶体管M5的另一端、所述第一预置器(115)的输出正端o和所述完成甄别器(114)的第一输入端en1连接后作为信号放大器的第一输出端Dout；所述第二晶体管M2的另一端、所述第五晶体管M6的另一端、所述第一预置器(115)的输出负端ob和所述完成甄别器(114)的第二输入端en2连接后作为信号放大器的第二输出端Doutb；当所述第一晶体管M1的控制端与所述第二晶体管M2的另一端连接时，所述第二晶体管M2的控制端与所述第一晶体管M1的另一端连接；或者所述第一晶体管M1的控制端和所述第二晶体管M2的控制端均连接钳位电压Vrf。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗逍，刁治涛，李占杰，
申请(专利权)人：湖北中部慧易数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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