发明内容
本发明要解决的技术问题是如何产生宽度精确可控的预充电脉冲,优化灵敏放大器的读取性能。
为了解决上述问题,本发明提供了一种灵敏放大器的预充电控制电路,包括:预充电脉冲生成电路,用于产生预充电脉冲,输出给灵敏放大器阵列中各灵敏放大器;
其特征在于,还包括:预充电状态检测电路,用于获取所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态;
所述预充电脉冲生成电路还用于当所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态时,关断所述预充电脉冲。
进一步地,所述预充电状态检测电路包括:第一灵敏放大器及负载;
所述负载的特性与所述灵敏放大器阵列所连接的存储单元及读电流通道的特性相同;
所述第一灵敏放大器与所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器相同,与所述负载相连,接收所述灵敏放大器阵列的使能信号、参考电压、存储器中的列译码电路的读信号,输出检测信号。
进一步地,所述预充电脉冲生成电路还用于根据所述第一灵敏放大器输出的检测信号、或该检测信号的反相信号判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
进一步地,所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态是指:
所述第一灵敏放大器输出的检测信号从高电平翻转为低电平。
进一步地,所述预充电脉冲生成电路包括:
检测电路,用于对所述第一灵敏放大器输出的检测信号或其反相信号进行处理,得到第一处理结果;
脉冲生成电路,用于产生预充电脉冲,输出给所述灵敏放大器阵列;还用于根据该第一处理结果判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态;如果达到则关断所述预充电脉冲。
进一步地,所述检测电路包括:
第一检测电路,用于检测所述灵敏放大器阵列的使能信号;
第二检测电路,用于检测所述预充电状态检测电路输出的检测信号;
所述脉冲生成电路还用于当所述灵敏放大器阵列的使能信号从低电平翻转为高电平时,开始产生所述预充电脉冲。
进一步地,所述第一检测电路包括第一与非门、第一延时元件及第一反相器;该第一与非门的一个输入端口连接所述灵敏放大器阵列的使能信号,另一个连接所述第一反相器的输出端;该第一反相器的输入端通过所述第一延时元件连接所述灵敏放大器阵列的使能信号;
所述第二检测电路包括第二与非门、第二延时元件及第二反相器;该第二与非门的一个输入端口连接所述预充电状态检测电路输出的检测信号的反相信号,另一个连接所述第二反相器的输出端;该第二反相器的输入端通过所述第二延时元件连接所述灵敏放大器的输出信号的反相信号。
进一步地,所述脉冲生成电路为用与非门构建的RS触发器,其中输入端
连接第二与非门的输出端,输入端
连接所述第一与非门的输出端,输出端Q输出所述预充电脉冲。
进一步地,所述第一检测电路包括第一或非门、第五反相器、第三延时元件及第三反相器;该第五反相器的输入端连接所述灵敏放大器阵列的使能信号,输出端与所述第一或非门的一个输入端口连接,另外还通过所述第三延时元件连接所述第三反相器的输入端;所述第三反相器的输出端连接所述第一或非门的另一个输入端口;
所述第二检测电路包括第二或非门、第六反相器、第四延时元件及第四反相器;该第六反相器的输入端连接所述预充电状态检测电路输出的检测信号的反相信号,输出端与所述第二或非门的一个输入端口连接,另外还通过所述第四延时元件连接所述第四反相器的输入端;所述第四反相器的输出端连接所述第二或非门的另一个输入端口。
进一步地,所述脉冲生成电路为用或非门构建的RS触发器,其中输入端R连接所述第二或非门的输出端,输入端S连接所述第一或非门的输出端,输出端Q输出所述预充电脉冲。
本发明还提供了一种灵敏放大器的预充电控制方法,包括:
获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态;
当所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态时,关断输出给该灵敏放大器阵列的预充电脉冲。
进一步地,所述获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态的步骤包括:
设置第一灵敏放大器及负载;所述负载的特性与所述灵敏放大器阵列所连接的存储单元及读电流通道的特性相同;所述第一灵敏放大器与所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器相同;
将所述第一灵敏放大器与所述负载相连,将输入给所述灵敏放大器阵列的使能信号、预充电脉冲、参考电压、存储器中的列译码电路的读信号也输入该第一灵敏放大器;
得到该第一灵敏放大器输出的检测信号。
进一步地,所述得到该第一灵敏放大器输出的检测信号的步骤后还包括:
根据所述第一灵敏放大器输出的检测信号、或该检测信号的反相信号判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
进一步地,所述得到该第一灵敏放大器输出的检测信号的步骤后还包括:
对所述第一灵敏放大器输出的检测信号或其反相信号进行处理,得到第一处理结果;
根据该第一处理结果判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
进一步地,所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态是指:所述第一灵敏放大器输出的检测信号从高电平翻转为低电平。
进一步地,所述的预充电控制方法还包括:
检测所述灵敏放大器阵列的使能信号;
当所述灵敏放大器阵列的使能信号由低电平翻转为高电平时,产生所述预充电脉冲。
本发明的预充电控制电路当达到最佳预充状态时即关断预充电脉冲,因此预充电脉冲的宽度可以自动调节,得到精确控制,使得灵敏放大器在读操作前可工作在最佳点,从而大幅缩短存储器的读取时间。其优化方案可以通过一个和灵敏放大器结构完全相同的预充电状态检测电路,对灵敏放大器的预充电状态进行实时监控。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是,如果不冲突,本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合,均在本发明的保护范围之内。
实施例一,一种灵敏放大器的预充电控制电路,包括:
预充电状态检测电路,用于获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态;
预充电脉冲生成电路,用于产生预充电脉冲,输出给所述灵敏放大器阵列;还用于当所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态时,关断所述预充电脉冲。
本实施例中,所述预充电状态检测电路获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态可以是指直接检测所述灵敏放大器阵列中任一灵敏放大器的预充电状态,也可以是指检测一个与所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器完全同步的灵敏放大器的预充电状态。
本实施例的一种实施方式中,所述预充电状态检测电路直接检测所述灵敏放大器阵列中任一灵敏放大器输出信号或其反相信号;所述预充电脉冲生成电路根据该输出信号或其反相信号,来判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态;可以但不限于当该输出信号从高电平翻转为低电平(或其反相信号从低电平翻转为高电平)时,判断达到目标状态,关断所述预充电脉冲。
本实施例的另一种实施方式中,所述预充电状态检测电路具体可以包括:
第一灵敏放大器及负载;
所述负载的特性与所述灵敏放大器阵列所连接的存储单元及读电流通道的特性相同;
所述第一灵敏放大器与所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器相同,与所述负载相连,接收所述灵敏放大器阵列的使能信号、参考电压、存储器中的列译码电路的读信号;输出检测信号。
该第一灵敏放大器的预充电状态和灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态同步,通过该第一灵敏放大器输出的检测信号或其反相信号,就可以确定该第一灵敏放大器的预充电状态,从而也就可以获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态。
所述预充电脉冲生成电路还可以用于根据所述第一灵敏放大器输出的检测信号、或该检测信号的反相信号判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
本实施方式中,预充电控制电路与灵敏放大器阵列的连接示意图如图2所示,灵敏放大器阵列的输入包括使能信号SAEN、参考电压VERF、以及所述预充电脉冲生成电路输出的预充电脉冲PREC的反相信号
输出信号为Output;所述预充电状态检测电路的输入包括所述使能信号SAEN及参考电压VERF,还包括所述预充电脉冲生成电路输出的预充电脉冲PREC的反相信号
所述预充电脉冲生成电路的输入为所述使能信号SAEN和所述预充电状态检测电路输出的检测信号Vdetect的反相信号
本实施例中,所述第一灵敏放大器与所述灵敏放大器阵列中的各灵敏放大器相同具体可以是指:
所述第一灵敏放大器与所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器具有相同的元件及结构;且该第一灵敏放大器中连接所述使能信号、参考电压、读信号及预充电脉冲的节点均与所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器相同;该第一灵敏放大器连接所述负载的节点,与所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器连接存储单元和读电流通道的节点相同。
本实施例中,所述预充电状态检测电路中灵敏放大器的结构以及器件尺寸都与灵敏放大器完全相同(因此也可称为“伪灵敏放大器”);下面用一个具体的例子进行说明,该例子中,灵敏放大器阵列中各灵敏放大器如图1所示,所述预充电状态检测电路中的第一灵敏放大器如图3所示,其中与非门I0_d、反相器I1_d、、P型MOS管P0_d和P2_d、N型MOS管N_d、N0_d、N1_d、N2_d、N3_d、......、Ncell_d分别与图1中的与非门I0、反相器I1、P型MOS管P0和P2、N型MOS管N、N0、N1、N2、N3、......、Ncell相同,且连接关系均相同;与图1所示的灵敏放大器的连接节点一样,使能信号SAEN连接在第一灵敏放大器中与非门I0_d的一个输入端上,预充电脉冲PREC的反相信号
连接在P型MOS管P0_d的栅极上,而参考电压VREF连接在P型MOS管P2_d的栅极上,使能信号SAEN的反相信号SAENb连接在N型MOS管N_d的栅极上,反相器I1_d的输出端输出的是检测信号Vdetect;同样的,N型MOS管Ncell_d的漏极为节点BL,其它依次相连的N型MOS管之间的连接点中的某一个为节点GBL,N型MOS管N0_d和N1_d的源极的连接点为节点SENSEBL。与图3所示的第一灵敏放大器连接的负载的特性,与图1所示的灵敏放大器所连接的存储单元及读电流通道(BL、GBL、SENSEBL)的特性相同,该负载可视为伪存储单元及电流通道。这样通过检测该预充电状态检测电路中第一灵敏放大器的预充电状态,就可以精确跟踪灵敏放大器阵列中各灵敏放大器的预充电状态,并及时将该状态反馈至预充电脉冲生成电路,由预充电脉冲生成电路输出宽度自适应的脉冲去控制所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器。
本实施例中,所述预充电脉冲生成电路具体可以包括:
检测电路,用于对所述第一灵敏放大器输出的检测信号或其反相信号进行处理,得到第一处理结果;
脉冲生成电路,用于产生预充电脉冲,输出给所述灵敏放大器阵列;还用于根据该第一处理结果判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态;如果达到则关断所述预充电脉冲。
当然,所述脉冲生成电路也可以直接根据所述第一灵敏放大器的输出信号或其反相信号,判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
本实施例中,所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态可以但不限于是指:
所述第一灵敏放大器输出的检测信号从高电平翻转为低电平。
这一点可以由该检测信号本身得知,也可以由该检测信号的反相信号得知,或是由所述第一处理结果得知。
根据灵敏放大器结构的不同,所述灵敏放大器的预充电状态达到目标状态也可能是指其它可以关断预充电脉冲的情况,比如所述检测信号低于某个预定值、或是所述检测信号保持在某个状态一段时间,等等。
本实施例中,所述脉冲生成电路可以但不限于由所述灵敏放大器阵列的使能信号触发产生所述预充电脉冲;具体而言,就是当所述灵敏放大器阵列的使能信号由低电平翻转为高电平时(也可以视为该使能信号从无到有时),所述脉冲生成电路开始产生所述预充电脉冲。
所述脉冲生成电路可以直接由所述灵敏放大器阵列的使能信号触发,也可以是当该使能信号由低电平翻转为高电平时开始产生所述预充电脉冲。
本实施例中,所述检测电路还可以用于对所述灵敏放大器阵列的使能信号进行处理,得到第二处理结果;所述脉冲生成电路根据该第二处理结果判断所述灵敏放大器阵列的使能信号何时由低电平翻转为高电平。
当然,所述脉冲生成电路也可以直接根据灵敏放大器阵列的使能信号判断该使能信号何时由低电平翻转为高电平。
本实施例中,所述预充电脉冲生成电路具体可以包括:
第一检测电路,用于检测所述灵敏放大器阵列的使能信号;
第二检测电路,用于检测所述预充电状态检测电路输出的检测信号。
所述第二检测电路还可以用于对所述第一灵敏放大器输出的检测信号或其反相信号进行处理得到所述第一处理结果;所述第一检测电路还可以用于对所述灵敏放大器阵列的使能信号进行处理,得到所述第二处理结果。
本实施例的预充电控制电路生成的预充电脉冲的时序波形如图4所示,在所述使能信号SAEN的上升沿(位置①),触发产生预充电脉冲PREC;在所述预充电状态检测电路输出的检测信号Vdetect的反相信号的上升沿(位置②),关断所述预充电脉冲PREC。
本实施例的预充电脉冲生成电路的一种具体实现电路如图5所示,其中:
所述第一检测电路包括第一与非门I2,第一延时元件及第一反相器;该第一与非门I2的两个输入端口中的一个(图5中为端口B)连接所述灵敏放大器阵列的使能信号SAEN,另一个(图5中为端口A)连接所述第一反相器的输出端;该第一反相器的输入端通过所述第一延时元件连接所述灵敏放大器阵列的使能信号SAEN;所述第一与非门I2的输出端Y为所述第一检测电路的输出端;
所述第二检测电路包括第二与非门I3,,第二延时元件及第二反相器;该第二与非门I3的两个输入端口中的一个(图5中为端口B)连接所述预充电状态检测电路输出的检测信号的反相信号
另一个(图5中为端口A)连接所述第二反相器的输出端;该第二反相器的输入端通过所述第二延时元件连接所述预充电状态检测电路输出的检测信号的反相信号
所述第二与非门I3的输出端Y为所述第二检测电路的输出端;
所述脉冲生成电路为用与非门构建的RS触发器,其中输入端
连接所述第二检测电路的输出端,输入端
连接所述第一检测电路的输出端,输出端Q输出的即为所述预充电脉冲PREC。
所述第一检测电路仅在使能信号SAEN从低电平翻转为高电平的时刻输出低电平,其它时刻输出的都是高电平;所述第二检测电路仅在所述反相信号
从低电平翻转为高电平的时刻输出低电平,其它时刻输出的都是高电平。当使能信号SAEN还是低电平,未发生翻转时,RS触发器的输入端
和
均为高电平,输出端Q保持原有状态,一直为低电平;使能信号SAEN从低电平翻转为高电平的时刻,输入端
仍为高电平,而输入端
为低电平,输出端Q翻转为高电平,相当于开始输出所述预充电脉冲PREC;下一时刻RS触发器的输入端
和
又均为高电平,输出端Q保持原有状态,一直为高电平,相当于一直输出所述预充电脉冲PREC;所述反相信号
从低电平翻转为高电平的时刻输入端
仍为高电平,而输入端
为低电平,输出端Q翻转为低电平,相当于关断所述预充电脉冲PREC;下一时刻RS触发器的输入端
和
又均为高电平,输出端Q保持原有状态,一直为低电平。可见,图5的电路可以得到如图4所示的时序图。
本实施例的预充电控制电路的另一种具体实现电路如图6所示,其中:
所述第一检测电路包括第一或非门I4,第五反相器I6、第三延时元件及第三反相器;该第五反相器I6的输入端连接所述使能信号SAEN,输出端与所述第一或非门I4的两个输入端口中的一个(图5中为端口B)直接连接,另外还通过所述第三延时元件连接所述第三反相器的输入端;所述第三反相器的输出端连接所述第一或非门I4的另一个输入端口(图5中为端口A);所述第一或非门I4的输出端Y为所述第一检测电路的输出端。
所述第二检测电路包括第二或非门I5,第六反相器I7、第四延时元件及第四反相器;该第六反相器I7的输入端连接所述预充电状态检测电路输出的检测信号的反相信号
输出端与所述第二或非门I5的两个输入端口中的一个(图5中为端口B)直接连接,另外还通过所述第四延时元件连接所述第四反相器的输入端;所述第四反相器的输出端连接所述第二或非门I5的另一个输入端口(图5中为端口A);所述第二或非门I5的输出端Y为所述第二检测电路的输出端。所述第二检测电路也可以不包括所述第六反相器I7,直接将所述预充电状态检测电路输出的检测信号Vdetect连接到所述第二或非门I5的输入端口B以及延时元件。
所述脉冲生成电路为用或非门构建的RS触发器,其中输入端R连接所述第二检测电路的输出端,输入端S连接所述第一检测电路的输出端,输出端Q输出的即为所述预充电脉冲PREC。
在图5所示的电路中,所述第一检测电路仅在使能信号SAEN从低电平翻转为高电平的时刻输出高电平,其它时刻输出的都是低电平;所述第二检测电路仅在所述反相信号
从低电平翻转为高电平的时刻输出高电平,其它时刻输出的都是低电平。当使能信号SAEN还是低电平时,RS触发器的输入端S和R均为低电平,输出端Q保持为低电平;使能信号SAEN从低电平翻转为高电平的时刻,输入端R仍为低电平,而输入端S为高电平,输出端Q翻转为高电平;下一时刻RS触发器的输入端S和R又均为低电平,输出端Q保持为高电平;所述反相信号
从低电平翻转为高电平的时刻,输入端S仍为低电平,而输入端R为高电平,输出端Q翻转为低电平;下一时刻RS触发器的输入端S和R又均为低电平,输出端Q保持为低电平。可见,图6的电路可以得到如图4所示的时序图。
不同构建方式的RS触发器和第一、第二检测电路的连接方式可参照图4所示时序图相应调整,这里不再赘述。
本实施例的预充电控制电路不限于按照图5、图6所示电路实现,任何按照图4所示的时序图所搭建的触发器电路均可实现本实施例的预充电控制电路;另外也可以采用具有处理能力的芯片来搭建所述脉冲生成电路,直接根据所述灵敏放大器阵列的使能信号、及所述预充电状态检测电路输出的检测信号进行判断,并触发产生或关断所述预充电脉冲。
本文中的高/低电平的含义同现有技术,也可称为有效/无效,或开启/关断、或1/0等;使能信号、参考电压及预充电脉冲与灵敏放大器中具体元件的连接方式同现有技术,本文中不再赘述。
实施例二,一种灵敏放大器的预充电控制方法,包括:
获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态;
当所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态时,关断输出给该灵敏放大器阵列的预充电脉冲。
本实施例中,所述获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态的步骤,可以是直接检测所述灵敏放大器阵列中任一灵敏放大器的预充电状态,也可以是检测一个与所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器完全同步的灵敏放大器的预充电状态。
本实施例的一种实施方式中,直接检测所述灵敏放大器阵列中任一灵敏放大器输出信号或其反相信号;根据该输出信号或其反相信号,来判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态;可以但不限于当该输出信号从高电平翻转为低电平(或其反相信号从低电平翻转为高电平)时,判断达到目标状态,关断所述预充电脉冲。
本实施例的另一种实施方式中,所述获取灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态的步骤具体可以包括:
设置第一灵敏放大器及负载;所述负载的特性与所述灵敏放大器阵列所连接的存储单元及读电流通道的特性相同;所述第一灵敏放大器与所述灵敏放大器阵列中各灵敏放大器相同;
将所述第一灵敏放大器与所述负载相连,将输入给所述灵敏放大器阵列的使能信号、预充电脉冲、参考电压、存储器中的列译码电路的读信号也输入该第一灵敏放大器;
得到所述第一灵敏放大器输出的检测信号。
本实施方式中,所述得到第一灵敏放大器输出的检测信号的步骤后还可以包括:
根据所述第一灵敏放大器输出的检测信号、或该检测信号的反相信号判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
本实施方式中,所述得到第一灵敏放大器输出的检测信号的步骤后还可以包括:
对所述第一灵敏放大器输出的检测信号或其反相信号进行处理,得到第一处理结果;
根据该第一处理结果判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
当然,也可以直接根据所述第一灵敏放大器的输出信号或其反相信号,判断所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态是否达到目标状态。
本实施例中,所述灵敏放大器阵列中灵敏放大器的预充电状态达到目标状态可以但不限于是指:
所述第一灵敏放大器输出的检测信号从高电平翻转为低电平。
根据灵敏放大器结构的不同,所述灵敏放大器的预充电状态达到目标状态也可能是指其它可以关断预充电脉冲的情况,比如所述检测信号低于某个预定值、或是所述检测信号保持在某个状态一段时间,等等。
本实施例中,可以但不限于由所述灵敏放大器阵列的使能信号触发产生所述预充电脉冲;具体而言,就是当所述灵敏放大器阵列的使能信号由低电平翻转为高电平时(也可以视为该使能信号从无到有时),开始产生所述预充电脉冲。
所述预充电脉冲的产生可以直接由使能信号触发,也可以是检测该使能信号,当其由低电平翻转为高电平时开始产生。
本实施例中,所述预充电控制方法还可以包括:
检测所述灵敏放大器阵列的使能信号;
当所述灵敏放大器阵列的使能信号由低电平翻转为高电平时,产生所述预充电脉冲输出给所述灵敏放大器阵列中的各灵敏放大器,及所述第一灵敏放大器。
本实施例中,所述检测所述灵敏放大器阵列的使能信号的步骤后还可以包括:
对所述灵敏放大器阵列的使能信号进行处理,得到第二处理结果;
根据该第二处理结果判断所述灵敏放大器阵列的使能信号何时由低电平翻转为高电平。
当然,也可以直接根据灵敏放大器阵列的使能信号判断该使能信号何时由低电平翻转为高电平。
当然,本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。