一种半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作方法与应用技术

一种半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作方法与应用，包括施密特缓冲器、反相器１、反相器２及储存单元，具有一个用于检测流过储存单元的电流大小并转化为电压信号进行输出的电流检测器；储存单元、电流检测器、施密特缓冲器、反相器１、反相器２依次相连接。电流检测器检测流过储存单元的电流大小，并转化为电压信号进行输出；施密特缓冲器对该输出的信号进行整形；反相器１对施密特缓冲器的输出信号进行反相；反相器２对反相器１进行反相，并提供灵敏放大器电路输出的带负载能力。该灵敏放大器电路应用于储存器电路中。本发明专利技术的优越性在于：结构简单、功耗较低、工作电压要求较低、稳定性高，可以应用到各种储存器电路中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体储存器的读出放大器，特别是一种可以作为半导体 储存器的读出电路使用的半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作方法与 应用。(二)
技术介绍
灵敏放大器是半导体储存器的一个重要组成部分，它直接影响到半导 体储存器的读取速度。灵敏放大器通过放大位线上的小信号变化来得到储 存单元上储存的数据。随着现代储存器每根位线上储存单元数目的增大， 位线上的寄生电容也随之增大，这样就降低了灵敏放大器的读取速度并增 加了信号的延迟。因此设计一个高速度、低功耗、抗干扰能力较强的灵敏 放大器就变得更加重要。一种常用的、传统的灵敏放大器如图5所示。在这种结构中，灵敏放 大器的动作分为预充电和读出两个阶段。在预充电阶段，储存单元及虚拟 储存单元通过控制开关与电流比较器断开，预充电电路将电流比较器的输 出电压预充到某一固定值(电源电压与地之间)；在读出阶段，预充电电 路断开，储存单元及虚拟储存单元通过控制开关与电流比较器连接，电流 比较器对流过储存单元及虚拟储存单元的电流进行比较，并根据流过储存 单元的不同电流值输出高或低电平。电流比较举的输出经反相器反相后得 到这种传统灵敏放大器的输出。流过储存单元的电流由储存单元上储存的数据(O或l)决定，其较大的 电流值比较小的电流值高出约2—3个数量级。流过虚拟储存单元的电流值 为流过储存单元的两种不同电流的某一中间值。这种传统灵敏放大器的预充电电路及电流比较器电路如图6所示，其 中M1、 M2、 M3为预充电电路，M4^M8为电流比较电路，EN、 EQ是这种传 统灵敏放大器对预充电和数据读出两个阶段进行转换的控制信号。上面提到的通常使用的灵敏放大器存在一些缺点1、 功耗较大，对电源供电能力要求较高；2、 要求有一个产生预充电电压的电路，增加了电路的复杂程度；3、 电路需要对预充电和读出两个阶段进行转换，增加了控制电路的复 杂性；4、电路结构复杂，降低了可靠性。如上所述，通常使用的灵敏放大器存在一些难以克服的缺点。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作 方法与应用，它解决了现有技术存在的问题，克服了通常使用的应用于上 面提到的半导体储存器的灵敏放大器存在的缺点。本专利技术的技术方案 一种用于半导体储存器的灵敏放大器电路，该电 路包括施密特缓冲器、反相器1、反相器2及包括位线选择开关在内的储 存单元，该电路的特征在于具有一个用于检测流过储存单元的电流大小并 转化为电压信号进行输出的电流检测器；储存单元、电流检测器、施密特 缓冲器、反相器l、反相器2依次相连接。上述所说的电流检测器包括两个参考电流源及构成电流镜的两个M0S 管，两个参考电流源与构成电流镜的两个MOS管分别相连，两个参考电流 源可以由有源或无源器件构成。一种用于半导体储存器的灵敏放大器电路的工作方法，其特征在于它 包括以下步骤(1) 电流检测器检测流过储存单元的电流大小，并转化为电压信号进 行输出；(2) 施密特缓冲器对电流检测器输出的信号进行整形；(3) 反相器l对施密特缓冲器的输出信号进行反相；(4) 反相器2对反相器1的输出信号进行反相，并提供灵敏放大器电 路输出的带负载能力。上述所说的步骤(1)中电流检测器的工作方法是 (1 )两个参考电流源的其中一个提供流过储存单元的电流及流过构成 电流镜的两个MOS管的电流；(2 )所得流过构成电流镜的两个M0S管的电流与另 一个参考电流源的 电流进行比较；(3)比较的结果以电压信号的形式进行输出。 一种用于半导体储存器的灵敏放大器电路的应用，其特征在于它应用 于储存器电路中。本专利技术的优越性在于本专利技术涉及的灵敏放大器电路具有结构简单、 功耗较低、工作电压要求较低、稳定性高等特点，可以应用到各种储存器 电路中。(四) 附图说明图1是本专利技术所涉一种半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作方法与应用中的电路框图。图2是本专利技术所涉一种半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作方法与应用中的灵敏放大器和电流检测器电路图。图3是本专利技术所涉一种半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作方法与应用中的应用电路图例1。图4是本专利技术所涉一种半导体储存器的灵敏放大器电路及其工作方法与应用中的应用电路图例2。图5是储存器和传统的灵敏放大器的部分电路框图。图6是传统灵敏放大器的预充电电路及电流比较器电路的电路图。具体实施例方式实施例 一种半导体储存器的灵敏放大器电路，提供了一种新型的应用于半导体储存器的灵敏放大器电路如图1所 示，它包括电流检测器，用于检测流过储存单元的电流大小，并转化为电压信号 进行输出；施密特缓冲器，对电流检测器输出的信号进行整形； 反相器l，对施密特缓冲器的输出信号进行反相；反相器2，对反相器1的输出信号进行反相，并提供灵敏放大器电路 输出的带负载能力；与电流检测器输入相连的包括位线选择开关在内的储存单元。上述所说的电流检测器如图2所示，应用于灵敏放大器电路中，用于 检测流过储存单元的电流大小，并转化为电压信号进行输出。上述所说的电流检测器使用了参考电流源h、 12 (图2)，参考电流源 h、 12可以由各种有源或无源器件构成，参考电流源I" 12的作用是当电 流检测器与储存单元及施密特缓冲器断开时，使得流过电流检测器内部的 M0S管M1、 M2的电流值分别为L、 12。本专利技术的工作方法在于本专利技术所涉灵敏放大器电路在工作时(图1)， 电流检测器首先检测流过储存单元的电流值，流过储存单元的电流有两种 不同的值，其值由储存单元上储存的数据(0或1)决定；当流过储存单元的电流值较大时，电流检测器输出的电压信号为一较高电平；当流过储存 单元的电流值较小时，电流检测器输出的电压信号为一较低电平；从电流 检测器输出的电压信号经施密特缓冲器进行整形，得到坡度较陡的方波信 号；施密特缓冲器的输出信号经两级反相器后得到同相的输出信号，这个 输出信号也就是灵敏放大器电路的输出信号。本专利技术所涉电流检测器应用于灵敏放大器电路中(图2)，用于检测流 过储存单元的电流大小，并转化为电压信号进行输出，电流检测器的结构 及原理如下在图2提到的电流检测器中，MOS管Ml、 M2的宽长比分别为(W/L) ,、(W/L) 2，参考电流源的电流值分别为It、 12，流过储存单元的电流有两 种不同的值，以对应储存单元上储存的不同数据(0或1)，这两种不同的 电流值大小可相差2—3个数量级。当电流检测器开始工作时，流过M1的 电流为lMi二Ii一I鹏单元，由于M1的镜像作用，流过M2的电流值为IM2= (I广I船单元)(W/L) 2/ (W/L) i (公式1)当流过储存单元的电流值较大时有Im2<I2(公式2)使得电流检测器的输出为一较高电平信号。 当流过储存单元的电流值较小时有Im2〉12(公式3)使得电流检测器的输出为一较低电平信号。由上所述，对应于储存单元上储存的数据的不同(0或1),这种电流 检测器产生了不同的输出信号。图2及所用到的参考电流源I, 、 12有多种构成方法，可以由各种有源 及无源器件构成。参考电流源L 、 12的作用是用来提供一定数值的参考电 流。一种用于半导体储存器的灵敏放大器电路的应用(如图3所示)，其特 征在于该灵敏放大器电路应用于储存器电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体储存器的灵敏放大器电路，该电路包括施密特缓冲器、反相器１、反相器２及包括位线选择开关在内的储存单元，该电路的特征在于具有一个用于检测流过储存单元的电流大小并转化为电压信号进行输出的电流检测器；储存单元、电流检测器、施密特缓冲器、反相器１、反相器２依次相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕英杰，戴宇杰，张小兴，张慧泉，樊勃，
申请(专利权)人：天津南大强芯半导体芯片设计有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]