CN101989453A - 非挥发存储器读出电路的列选择电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非挥发存储器读出电路的列选择电路，NMOS管M7的漏极连接灵敏放大器输出CL，源极连接到NMOS管M8的漏极，M8的源极与NMOS管M9的漏极作为列信号输出BL，M8的衬底端、M9的衬底端和源极都连接到读写控制信号VCPW。本发明还公开了一种上述电路的工作方法，上电后VCPW接地，ypump接电荷泵输出，进入“读”状态，此时所有列选择电路中高压隔离管M8栅极加4V电压。进入高压操作时，Vpump为1.8V，ypump、YBHV、VCPW切换到VNEG_C。本发明将选择管与隔离管分开，使用高压管M1作隔离作用，低阈值管M4作选择作用，并利用电荷泵电路产生的高压加到高压管M1门级以降低M1的高阈值电压对“读”性能的影响，并且简化了电路结构。

Description

非挥发存储器读出电路的列选择电路及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种非挥发存储器读出电路的列选择电路，本发明还涉及一种非挥发存储器读出电路的列选择电路的工作方法。

背景技术

NVM(non-volatile memory，非挥发存储器)读出电路中列选择电路(CMUX)的作用是“读”操作时作选择电路，高压操作(“擦”或“写”)作隔离电路。现有的非挥发存储器读出电路的列选择电路如图1所示，其中包括NMOS管M1、M2和M3，以及N型本征晶体管M4，PMOS管M5。传统的实现方法是利用高压管M1既作选择管又作隔离管，并利用图1中NMOS管M3、本征晶体管M4和PMOS管M5组成的电压自举电路来提升高压管栅极电压，以降低高压管M1的高阈值电压对“读”性能的影响。

图1所示的电路的工作原理是，在“读”时，读写控制信号VCPW接地(vgnd)，未被选中的列选择电路中，第三列选择信号yblv接到vpwr(vpwr为1.8V)，第二列选择信号YBHV也连接vpwr，此时NMOS管M1的栅极yboost和列信号输出BL都被置为接地；被选中的列选择电路中，第三列选择信号yblv接地，第二列选择信号YBHV接地，NMOS管M1的栅极yboost通过N型本征晶体管M4接到vpwr，当提前充电(pre-charge)时CL从0V上升，由于CL与yboost之间耦合的M1的寄生电容的作用，以及N型本征晶体管M4的存在，yboost电压也跟着上升，在一定程度上降低了M1的高阈值电压对“读”性能的影响。高压操作时，读写控制信号VCPW连接擦写信号VNEG_C，“擦”时，擦写信号VNEG_C接地，“写”时，擦写信号VNEG_C接到VNEG，VNEG为-4V，在高压操作中，第三列选择信号yblv接到vpwr，第二列选择信号YBHV接到VNEG_C，此时yboost＝VCPW＝VNEG_C，NMOS管M1与M2都关断，起到了隔离作用。

上述列选择电路还要配合读控制信号READ2使用，列选择电路的CL接到灵敏放大器(sense amplifier)，该灵敏放大器用于检测存储单元电流，BL接到存储单元的漏极，READ2的电路中，READ2信号接到NMOS管M6的栅极，NMOS管M6的漏极SL接到存储单元源极，NMOS管M6的衬底端接读写控制信号VCPW，NMOS管的源极接地。

现有的这种非挥发存储器读出电路的列选择电路的缺点在于，列选择电路比较复杂，电压自举电路效果受N型本征晶体管漏电流的影响较大，在一些特定的工作环境、工艺角下，电压自举电路效果不理想，从而影响了“读”性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非挥发存储器读出电路的列选择电路及其工作方法，能够简化非挥发存储器读出电路的列选择电路，并且提高非挥发存储器读出电路的列选择电路“读”的性能

为解决上述技术问题，本发明非挥发存储器读出电路的列选择电路的技术方案是，包括NMOS管M7、M8、M9和M10，所述NMOS管M7的栅极连接第一列选择信号ylv，衬底端接地，漏极连接灵敏放大器输出CL，源极连接到所述NMOS管M8的漏极，所述NMOS管M8的栅极ypump根据“读”、“擦”、“写”的工作状态在电荷泵输出Vpump和擦写信号VNEG_C之间切换，所述NMOS管M8的源极与所述NMOS管M9的漏极相连接，并且作为列信号输出BL，所述NMOS管M9的栅极连接第二列选择信号YBHV，所述NMOS管M8的衬底端、NMOS管M9的衬底端和源极都连接到读写控制信号VCPW，所述NMOS管M8为高压NMOS管。

本发明还提供了一种上述非挥发存储器读出电路的列选择电路的工作方法，其技术方案是，依次包括如下步骤：

(1)上电后，进入“读”状态，读写控制信号VCPW接地，电荷泵启动，电荷泵输出Vpump为4V，所述NMOS管M8的栅极ypump切换至电荷泵的输出，在未被选中的列选择电路中，第一列选择信号ylv接地，第二列选择信号YBHV为1.8V；在被选中的列选择电路中，第一列选择信号ylv为1.8V，第二列选择信号YBHV接地；

(2)“读”状态结束，电荷泵关掉，所述NMOS管M8的栅极ypump切换到1.8V；

(3)所述NMOS管M8的栅极ypump、第二列选择信号YBHV接地YBHV以及读写控制信号VCPW都切换到擦写信号VNEG_C，“擦”时，VNEG_C接地，“写”时，VNEG_C为-4V；

(4)所述NMOS管M8的栅极ypump切换到电荷泵输出Vpump，延时之后，电荷泵重新启动，然后输出达到4V，回到步骤(1)。

本发明将选择管与隔离管分开，使用高压管M1作隔离作用，低阈值管M4作选择作用，并利用电荷泵电路产生的高压加到高压管M1门级以降低M1的高阈值电压对“读”性能的影响，并且简化了电路结构。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有的非挥发存储器读出电路的列选择电路的电路图；

图2为本发明非挥发存储器读出电路的列选择电路的电路图；

图3为本发明非挥发存储器读出电路的列选择电路工作时各信号的波形图。

具体实施方式

本发明公开了一种非挥发存储器读出电路的列选择电路，如图2所示，包括NMOS管M7、M8、M9和M10，所述NMOS管M7的栅极连接第一列选择信号ylv，衬底端接地，漏极连接灵敏放大器输出CL，源极连接到所述NMOS管M8的漏极，所述NMOS管M8的栅极ypump根据“读”、“擦”、“写”的工作状态在电荷泵输出Vpump和擦写信号VNEG_C之间切换，所述NMOS管M8的源极与所述NMOS管M9的漏极相连接，并且作为列信号输出BL，所述NMOS管M9的栅极连接第二列选择信号YBHV，所述NMOS管M8的衬底端、NMOS管M9的衬底端和源极都连接到读写控制信号VCPW，所述NMOS管M8为高压NMOS管。

上述列选择电路还要配合读控制信号READ2使用，列选择电路的CL接到灵敏放大器(sense amplifier)，该灵敏放大器用于检测存储单元电流，BL接到存储单元的漏极，READ2的电路中，READ2信号接到NMOS管M10的栅极，NMOS管M10的漏极SL接到存储单元源极，NMOS管M10的衬底端接读写控制信号VCPW，NMOS管的源极接地。

本发明还公开了一种上述非挥发存储器读出电路的列选择电路的工作方法，其工作过程中各信号的波形如图3所示，依次包括如下步骤：

(1)上电后，进入sequence0(seq<1:0>＝00)，即“读”状态，读写控制信号VCPW接地，电荷泵启动，电荷泵输出Vpump为4V，所述NMOS管M8的栅极ypump切换至电荷泵的输出，此时高压隔离管M8充分导通，很大程度地降低了该管的高阈值电压对“读”性能的影响；在未被选中的列选择电路中，第一列选择信号ylv接地，第二列选择信号YBHV为1.8V，此时BL接地，NMOS管M7关断；在被选中的列选择电路中，第一列选择信号ylv为1.8V，第二列选择信号YBHV接地，NMOS管M7导通，起到了选择管的作用；

(2)进入sequence1(seq<1:0>＝01)，“读”状态结束，电荷泵关掉，所述NMOS管M8的栅极ypump切换到1.8V；

(3)进入sequence2(seq<1:0>＝10)，所述NMOS管M8的栅极ypump、第二列选择信号YBHV接地YBHV以及读写控制信号VCPW都切换到擦写信号VNEG_C，“擦”时，VNEG_C接地，“写”时，VNEG_C为-4V，此时NMOS管M8和M9都关断，起到了隔离的作用；

(4)进入sequence3(seq<1:0>＝11)，所述NMOS管M8的栅极ypump切换到电荷泵输出Vpump，延时之后，电荷泵重新启动，然后输出达到4V，回到步骤(1)。

综上所述，本发明将选择管与隔离管分开，使用高压管M1作隔离作用，低阈值管M4作选择作用，并利用电荷泵电路产生的高压加到高压管M1门级以降低M1的高阈值电压对“读”性能的影响，并且简化了电路结构。

Claims (2)

1.一种非挥发存储器读出电路的列选择电路，其特征在于，包括NMOS管M7、M8、M9和M10，所述NMOS管M7的栅极连接第一列选择信号ylv，衬底端接地，漏极连接灵敏放大器输出CL，源极连接到所述NMOS管M8的漏极，所述NMOS管M8的栅极ypump根据“读”、“擦”、“写”的工作状态在电荷泵输出Vpump和擦写信号VNEG_C之间切换，所述NMOS管M8的源极与所述NMOS管M9的漏极相连接，并且作为列信号输出BL，所述NMOS管M9的栅极连接第二列选择信号YBHV，所述NMOS管M8的衬底端、NMOS管M9的衬底端和源极都连接到读写控制信号VCPW，所述NMOS管M8为高压NMOS管。

2.一种如权利要求1所述的非挥发存储器读出电路的列选择电路的工作方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

(1)上电后，进入“读”状态，读写控制信号VCPW接地，电荷泵启动，电荷泵输出Vpump为4V，所述NMOS管M8的栅极ypump切换至电荷泵的输出，在未被选中的列选择电路中，第一列选择信号ylv接地，第二列选择信号YBHV为1.8V；在被选中的列选择电路中，第一列选择信号ylv为1.8V，第二列选择信号YBHV接地；

(2)“读”状态结束，电荷泵关掉，所述NMOS管M8的栅极ypump切换到1.8V；

(3)所述NMOS管M8的栅极ypump、第二列选择信号YBHV接地YBHV以及读写控制信号VCPW都切换到擦写信号VNEG_C，“擦”时，VNEG_C接地，“写”时，VNEG_C为-4V；

(4)所述NMOS管M8的栅极ypump切换到电荷泵输出Vpump，延时之后，电荷泵重新启动，然后输出达到4V，回到步骤(1)。

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