CN104505123B - 一种反熔丝存储器的读取应用电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反熔丝存储器的读取应用电路，包括反熔丝单元，电流偏置单元、转换电压单元、参考电压单元、比较输出单元。所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述转换电压单元的第一输入端连接。所述电流偏置单元的输出端分别与所述转换电压单元的第二输入端和参考电压单元的输入端连接，所述转换电压单元的输出端与所述比较输出单元的一输入端连接，所述参考电压单元的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。本发明采用基于差分电流放大结构的采样放大电路，增加了采样电路驱动能力，实现了反熔丝导通电流的高速采集放大，可有效降低单粒子效应引起的误判。本发明可广泛应用于集成电路领域。

Description

一种反熔丝存储器的读取应用电路

技术领域

本发明涉及反熔丝领域，更具体的，涉及一种反熔丝存储器的读取应用电路。

背景技术

反熔丝元件通过从绝缘状态变为导电状态来存储信息。通过施加高压导致的介质击穿来执行向反熔丝元件写入信息。反熔丝存储单元在编程前呈电容特性，无导通沟道形成；当发生编程击穿后，在单元两端会形成导通沟道，可以通过电流，导通电流的大小与编程效果相关。

传统的反熔丝存储读取电路多采用电压比较结构，通过将反熔丝位线端直接接在比较器栅极，通过反熔丝单元沟道导通电流，在比较器输入栅极进行电荷积累后，与设定的参考电平进行比较，来完成存储单元存储数据的读取。对于未编程反熔丝单元，由于字线与位线呈电容状态，在输入节点发生单粒子效应后，输入栅极积累的电荷不能及时泄放，会导致读取比较器输出错误，最终导致存储器数据读取错误。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种反熔丝存储器的读取应用电路。

本发明所采用的技术方案是：一种反熔丝存储器的读取应用电路，包括反熔丝单元、电流偏置单元、转换电压单元、参考电压单元、 比较输出单元；

所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述转换电压单元的第一输入端连接；

所述电流偏置单元的输出端分别与所述转换电压单元的第二输入端和参考电压单元的输入端连接，所述转换电压单元的输出端与所述比较输出单元的一输入端连接，所述参考电压单元的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。

进一步，所述电流偏置单元包括第一场效应管、第二场效应管、第五场效应管、第七场效应管、第一电阻；

所述第一场效应管的衬底与所述第二场效应管的源极连接，所述第一场效应管的源极分别与第二场效应管的漏极和第一电阻的一端连接；

所述第二场效应管的栅极分别与第一电阻的另一端以及第五场效应管的栅极连接；所述第五场效应管的漏极分别与第七场效应管的漏极和栅极连接；所述第七场效应管的源极接地；

所述第二场效应管的源极、栅极和所述第五场效应管的源极均与电源电压连接；

所述第五场效应管的栅极作为电流偏置单元的第一输出端，所述第五场效应管的漏极作为电流偏置单元的第二输出端。

进一步，所述转换电压单元包括第一镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻；

所述电流偏置单元的第二输出端与所述第一差分放大电路的第 一输入端连接，所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接；

所述电流偏置单元的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像电流源的两个输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻连接；

所述第一差分放大电路的输出端为转换电压单元的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与比较输出单元的一输入端连接。

进一步，所述参考电压单元包括第二镜像电流源、第二差分放大电路；

所述电流偏置单元的第二输出端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接；

所述电流偏置单元的第一输出端与第二镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像电流源的两个输出端分别与所述第二差分放大电路第二输入端和第三输入端连接；

所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元的输出端，所述第二差分放大电路的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。

进一步，所述电流偏置单元还包括泄电通路，所述泄电通路的一连接端与第二场效应管的漏极连接，所述泄电通路的另一连接端与第五场效应管的栅极连接。

进一步，所述泄电通路包括第三场效应管和第四场效应管，所述第三场效应管的漏极和所述第四场效应管的漏极均与第二场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的栅极和第四场效应管的栅极均与第 二场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的源极分别与地以及第四场效应管的衬底连接，所述第三场效应管的衬底分别与第四场效应管的源极和电源电压连接。

进一步，所述电流偏置单元还包括电容，所述电容的一端与电源电压连接，所述电容的另一端与第三场效应管的栅极、第五场效应管的栅极、第二场效应管的栅极和第四场效应管的栅极连接。

进一步，所述第一镜像电流源包括第六场效应管和第十场效应管；所述第六场效应管的栅极和第十场效应管的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第六场效应管的源极和第十场效应管的源极均与电源电压连接，所述第六场效应管的漏极与第二电阻的一端连接，所述第十场效应管的漏极与第二电阻的另一端连接；

所述第一差分放大电路包括第八场效应管、第十二场效应管、第九场效应管、第十四场效应管；所述第八场效应管的栅极和第十二场效应管的栅极均与电流偏置单元的第二输出端连接；

所述第八场效应管的源极、第九场效应管的栅极和第十四场效应管的栅极均与第六场效应管的漏极连接，第十二场效应管的源极与第十场效应管的漏极连接；

所述第八场效应管的衬底分别与第九场效应管的衬底和漏极连接，所述第八场效应管的漏极与第九场效应管的源极连接，所述第十二场效应管的衬底分别与第十四场效应管的衬底和漏极连接，所述第十二场效应管的漏极与第十四场效应管的源极连接，所述第九场效应管的漏极和第十四场效应管的漏极均接地；

所述第八场效应管的漏极与反熔丝单元的导通电流输出端连接，所述第十二场效应管的源极作为转换电压单元的输出端。

进一步，所述第二镜像电流源包括第十一场效应管和第十六场效应管；所述第十一场效应管的栅极和第十六场效应管的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第十一场效应管的源极和第十六场效应管的源极均与电源电压连接；

所述第二差分放大电路包括第十三场效应管、第十七场效应管、第十五场效应管、第十八场效应管；所述第十三场效应管的栅极和第十七场效应管的栅极均与电流偏置单元的第二输出端连接；

所述第十三场效应管的源极、第十五场效应管的栅极和第十八场效应管的栅极均与第十一场效应管的漏极连接，第十七场效应管的源极与第十六场效应管的漏极连接；

所述第十三场效应管的衬底分别与第十五场效应管的衬底和漏极连接，所述第十三场效应管的漏极与第十五场效应管的源极连接，所述第十七场效应管的衬底分别与第十八场效应管的衬底和漏极连接，所述第十七场效应管的漏极与第十八场效应管的源极连接，所述第十五场效应管的漏极和第十八场效应管的漏极均接地；

所述第十七场效应管的源极为所述参考电压输出端。

进一步，所述比较输出单元为电压比较器，所述转换电压单元的输出端与比较电压器一输入端连接，所述参考电压单元的输出端与电压比较器的另一输入端连接。

本发明的有益效果是：本发明采用基于差分电流放大结构的采样 放大电路，完成电流和电压转换，增加了采样电路驱动能力，降低了采样电路受单粒子效应的影响，并实现反熔丝导通电流的高速采集放大。本发明采用基于差分电流放大电路结构的采样端与参考电路端，由于采用相同的电流源偏置，当电路发生单粒子效应后，会在采样端和参考端进行自动同步，从而降低单粒子效应引起的误判。本发明采用该结构的采样电路，采样端发生单粒子事件后，状态不会锁定，会自动恢复，不需要重新复位。由此可得，通过采用本发明的读取应用电路，能够大大地减少存储器数据读取的错误。

另外，本发明的电流偏置单元采用泄电通路对镜像电流进行了抗辐照加固，有效的降低辐照环境下，单粒子效应对电流镜管栅极的影响。

附图说明

图1为本发明反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的总体原理框图；

图2为电流偏置单元的电路图；

图3为转换电压单元的原理框图；

图4为参考电压单元的原理框图；

图5为加有泄电通路的电流偏置单元的原理图；

图6为加有泄电通路的电流偏置单元的一种实施例电路图；

图7为加有电容的电流偏置单元的一种实施例电路图；

图8为转换电压单元的一种实施例电路图；

图9为参考电压单元的一种实施例电路图；

图10为本发明反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的一种实施例电 路图；

图11为转换电压单元和参考电压单元的等效电路图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示的反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的总体原理框图，包括反熔丝单元1、电流偏置单元2、转换电压单元3、参考电压单元4、比较输出单元5。

所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述转换电压单元3的第一输入端连接；所述电流偏置单元2的输出端分别与所述转换电压单元3的第二输入端和参考电压单元4的输入端连接，所述转换电压单元3的输出端与所述比较输出单元5的一输入端连接，所述参考电压单元4的输出端与比较输出单元5的另一输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，如图2所示的电流偏置单元2的电路图，包括第一场效应管M1、第二场效应管M2、第五场效应管M5、第七场效应管M7、第一电阻R1。

所述第一场效应管M1的衬底与所述第二场效应管M2的源极连接，所述第一场效应管M1的源极与第二场效应管M2的漏极连接； 所述第二场效应管M2的栅极和漏极通过第一电阻R1连接；所述第二场效应管M2的源极、栅极和所述第五场效应管M5的源极、栅极均与电压源连接；所述第七场效应管M7的栅极和漏极短接后与第五场效应管M5的漏极连接，所述第七场效应管M7的源极接地；所述第五场效应管M5的栅极作为电流偏置单元2的第一输出端，所述第五场效应管M5的漏极作为电流偏置单元2的第二输出端。

进一步作为优选的实施方式，如图3所示的转换电压单元3的原理框图，包括第一镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻R2。

所述电流偏置单元2的第二输出端与所述第一差分放大电路的第一输入端连接，所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接；所述电流偏置单元2的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像电流源的两个输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻R2连接；所述第一差分放大电路的输出端为转换电压单元3的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与比较输出单元的一输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，如图4所示的参考电压单元4的原理框图。所述参考电压单元4包括第二镜像电流源、第二差分放大电路。所述电流偏置单元2的第二输出端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接。所述电流偏置单元2的第一输出端与第二镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像电流源的两个输出端分别与所述第二差 分放大电路的第二输入端和第三输入端连接。所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元4的输出端，所述第二差分放大电路的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括泄电通路，所述泄电通路的一连接端与第二场效应管M2的漏极极连接，所述泄电通路的另一连接端与第五场效应管M5的栅极连接。

进一步作为优选的实施方式，如图6所示的电流偏置单元2的一种实施例的电路图。所述泄电通路包括第三场效应管M3和第四场效应管M4，所述第三场效应管M3的漏极和所述第四场效应管M4的漏极均与第二场效应管M2的漏极连接；所述第三场效应管M3的栅极和第四场效应管M4的栅极均与第二场效应管M2的栅极连接，所述第三场效应管M3的源极分别与地以及第四场效应管M4的衬底连接，所述第三场效应管M3的衬底分别与第四场效应管M4的源极和电源电压连接。

参照图7，进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括电容C0，所述电容C0的一端与电源电压连接，所述电容C0的另一端与第三场效应管M3的栅极、第五场效应管M5的栅极、第二场效应管M2的栅极和第四场效应管M4的栅极连接。

进一步作为优选的实施方式，如图8所示的转换电压单元3的一种实施例的电路图，所述第一镜像电流源包括第六场效应管M6和第十场效应管M10；所述第六场效应管M6的栅极和第十场效应管M10的栅极与电流偏置单元2的第一输出端连接，所述第六场效应管M6的源极和第十场效应管M10的源极与电源电压连接，所述第六场效应管M6的漏极和第十场效应管M10的漏极为第一镜像电流源的两个输出端。所述第一差分放大电路包括第八场效应管M8、第十二场效应管M12、第九场效应管M9、第十四场效应管M14；所述第八场效应管M8的栅极和第十二场效应管M12的栅极与电流偏置单元2的第二输出端连接。所述第八场效应管M8的源极、第九场效应管M9的栅极和第十四场效应管M14的栅极与第六场效应管M6的漏极连接，第十二场效应管M12的源极与第十场效应管M10的漏极连接。所述第八场效应管M8的衬底与第九场效应管M9的源极连接后接地，所述第八场效应管M8的漏极与第九场效应管M9的漏极连接；所述第十二场效应管M12的衬底与第十四场效应管M14的源极连接后接地，所述第十二场效应管M12的漏极与第十四场效应管M14的漏极连接。所述第一差分放大电路的第十二场效应管M12的源极为所述转换电压单元3的输出端。所述反熔丝单元1的导通电流输出端与转换电压单元3的第八场效应管M8的漏极连接。

进一步作为优选的实施方式，如图9所示的参考电压单元4的一种实施例的电路图，所述第二镜像电流源包括第十一场效应管M11和第十六场效应管M16；所述第十一场效应管M11的栅极和第十六场效应管M16的栅极与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第十一场效应管M11的源极和第十六场效应管M16的源极与电源电压连接，所述第十一场效应管M11的漏极和第十六场效应管M16的漏极为第二镜像电流源的两个输出端。所述第二差分放大电路包括第十三 场效应管M13、第十七场效应管M17、第十五场效应管M15、第十八场效应管M18；所述第十三场效应管M13的栅极和第十七场效应管M17的栅极与电流偏置单元2的第二输出端连接。所述第十三场效应管M13的源极、第十五场效应管M15的栅极和第十八场效应管M18的栅极与第二镜像电流源的一个输出端连接，第十七场效应管M17的源极与镜像电流源的另一个输出端连接。所述第十三场效应管M13的衬底与第十五场效应管M15的源极连接后接地，所述第十三场效应管M13的漏极与第十五场效应管M15的漏极连接；所述第十七场效应管M17的衬底与第十八场效应管M18的源极连接后接地，所述第十七场效应管M17的漏极与第十八场效应管M18的漏极连接。所述差分放大电路的第十七场效应管M17的源极为所述参考电压单元4的输出端。

本发明的一具体实施例如下：

如图1所示的反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的总体原理框图，包括反熔丝单元1、电流偏置单元2、转换电压单元3、参考电压单元4、比较输出单元5。

所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述转换电压单元3的第一输入端连接；所述电流偏置单元2的输出端分别与所述转换电压单元3的第二输入端和参考电压单元4的输入端连接，所述转换电压单元3的输出端与所述比较输出单元5的一输入端连接，所述参考电压单元4的输出端与比较输出单元5的另一输入端连接。

所述电流偏置单元2为转换电压单元3、参考电压单元4提供偏 置电压。所述转换电压单元3用于对反熔丝单元1的反熔丝导通电流I_in的采集放大，并把电流信号转化为电压信号V_in。所述参考电压单元4，用于产生参考电压V_ref；所述比较输出单元5，用于比较转换电压V_in和参考电压V_ref，并输出高低电平信号。

进一步作为优选的实施方式，如图2所示的电流偏置单元2的电路图，包括第一场效应管M1、第二场效应管M2、第五场效应管M5、第七场效应管M7、第一电阻R1。

所述第一场效应管M1的衬底与所述第二场效应管M2的源极连接，所述第一场效应管M1的源极与第二场效应管M2的漏极连接；所述第二场效应管M2的栅极和漏极通过第一电阻R1连接；所述第二场效应管M2的源极、栅极和所述第五场效应管M5的源极、栅极均与电压源连接；所述第七场效应管M7的栅极和漏极短接后与第五场效应管M5的漏极连接，所述第七场效应管M7的源极接地；所述第五场效应管M5的栅极作为电流偏置单元2的第一输出端，所述第五场效应管M5的漏极作为电流偏置单元2的第二输出端。

第二场效应管M2、第五场效应管M5和第一电阻R1构成电流镜，用于向转换电压单元3和参考电压单元4中的镜像电流源提供偏置电压V_bias。第五场效应管M5和第七场效应管M7组成电压偏置通路，用于向转换电压单元3和参考电压单元4中的差分放大电路提供偏置电压Vb。

进一步作为优选的实施方式，如图3所示的转换电压单元3的原理框图，包括第一镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻R2。

所述电流偏置单元2的第二输出端与所述第一差分放大电路的第一输入端连接，所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接；所述电流偏置单元2的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像电流源的两个输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻R2连接；所述第一差分放大电路的输出端为转换电压单元3的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与比较输出单元的一输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，如图4所示的参考电压单元4的原理框图。所述参考电压单元4包括第二镜像电流源、第二差分放大电路。所述电流偏置单元2的第二输出端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接。所述电流偏置单元2的第一输出端与第二镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像电流源的两个输出端分别与所述第二差分放大电路的第二输入端和第三输入端连接。所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元4的输出端，所述第二差分放大电路的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。

随着集成电路工艺的特征尺寸不断缩小，尤其是进入到深亚微米工艺后，电路相应的节点电容减小，这意味着更小能量的粒子也能引起存储单元的单粒子翻转，器件受单粒子翻转瞬态(single event transient,SET)影响不断加剧。单粒子翻转将引起存储数据错误或电路状态错误，影响后续操作，从而导致整个系统错误或崩溃，造成 严重的后果。在电流偏置单元2增加泄电通路，对抗辐照进行加固，可以有效的降低辐照环境下，单粒子效应对电流镜管栅极的影响。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括泄电通路，所述泄电通路的一连接端与第二场效应管M2的漏极极连接，所述泄电通路的另一连接端与第五场效应管M5的栅极连接。所述泄电通路用于加固镜像电流偏置的抗单粒子效应。

进一步作为优选的实施方式，如图6所示的电流偏置单元2的一种实施例的电路图。所述泄电通路包括第三场效应管M3和第四场效应管M4，所述第三场效应管M3的漏极和所述第四场效应管M4的漏极均与第二场效应管M2的漏极连接；所述第三场效应管M3的栅极和第四场效应管M4的栅极均与第二场效应管M2的栅极连接，所述第三场效应管M3的源极分别与地以及第四场效应管M4的衬底连接，所述第三场效应管M3的衬底分别与第四场效应管M4的源极和电源电压连接。

参照图7，进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括电容C0，所述电容C0的一端与电源电压连接，所述电容C0的另一端与第三场效应管M3的栅极、第五场效应管M5的栅极、第二场效应管M2的栅极和第四场效应管M4的栅极连接。

进一步作为优选的实施方式，如图8所示的转换电压单元3的一种实施例的电路图，所述第一镜像电流源包括第六场效应管M6和第十场效应管M10；所述第六场效应管M6的栅极和第十场效应管M10的栅极与电流偏置单元2的第一输出端连接，所述第六场效应管M6的源极和第十场效应管M10的源极与电源电压连接，所述第六场效应管M6的漏极和第十场效应管M10的漏极为第一镜像电流源的两个输出端。所述第一差分放大电路包括第八场效应管M8、第十二场效应管M12、第九场效应管M9、第十四场效应管M14；所述第八场效应管M8的栅极和第十二场效应管M12的栅极与电流偏置单元2的第二输出端连接。所述第八场效应管M8的源极、第九场效应管M9的栅极和第十四场效应管M14的栅极与第六场效应管M6的漏极连接，第十二场效应管M12的源极与第十场效应管M10的漏极连接。所述第八场效应管M8的衬底与第九场效应管M9的源极连接后接地，所述第八场效应管M8的漏极与第九场效应管M9的漏极连接；所述第十二场效应管M12的衬底与第十四场效应管M14的源极连接后接地，所述第十二场效应管M12的漏极与第十四场效应管M14的漏极连接。所述第一差分放大电路的第十二场效应管M12的源极为所述转换电压单元3的输出端。所述反熔丝单元1的导通电流输出端与转换电压单元3的第八场效应管M8的漏极连接。

进一步作为优选的实施方式，如图9所示的参考电压单元4的一种实施例的电路图，所述第二镜像电流源包括第十一场效应管M11和第十六场效应管M16；所述第十一场效应管M11的栅极和第十六场效应管M16的栅极与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第十一场效应管M11的源极和第十六场效应管M16的源极与电源电压连接，所述第十一场效应管M11的漏极和第十六场效应管M16的漏极为第二镜像电流源的两个输出端。所述第二差分放大电路包括第十三 场效应管M13、第十七场效应管M17、第十五场效应管M15、第十八场效应管M18；所述第十三场效应管M13的栅极和第十七场效应管M17的栅极与电流偏置单元2的第二输出端连接。所述第十三场效应管M13的源极、第十五场效应管M15的栅极和第十八场效应管M18的栅极与第二镜像电流源的一个输出端连接，第十七场效应管M17的源极与镜像电流源的另一个输出端连接。所述第十三场效应管M13的衬底与第十五场效应管M15的源极连接后接地，所述第十三场效应管M13的漏极与第十五场效应管M15的漏极连接；所述第十七场效应管M17的衬底与第十八场效应管M18的源极连接后接地，所述第十七场效应管M17的漏极与第十八场效应管M18的漏极连接。所述差分放大电路的第十七场效应管M17的源极为所述参考电压单元4的输出端。

如图10所示的本发明反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的一种实施例的完整电路图。

第一场效应管M1的栅极输入信号EN＝0时，参考电流输入端开启。电路中参考电流I_ref从第一场效应管M1的漏极输入。

根据单粒子效应产生的瞬态电流极性，可以将带电粒子分为带正电粒子和带负电的粒子。当带电粒子轰击到第二场效应管M2的漏极时，会产生正负两种瞬态脉宽电流。当轰击粒子带正电时，第二场效应管M2的漏极会积累正电荷，此时的瞬态电流为正；反之，当轰击粒子带负电时，第二场效应管M2的漏极会积累负电荷，此时瞬态电流为负。

如果单粒子效应发生在M2的漏极，产生的瞬态电流通过电阻R1，使得第二场效应管M2的漏极和栅极产生电压差VGD_SET。以第二场效应管M2栅极为分析点，设栅极的电压为VG，漏极的电压为VD。正常情况下，VG＝VD。如果瞬态电流为负，由于电阻R1的作用，使得VGD_SET的压差为负，当|VGS_SET|大于第三场效应管M3的栅极电压|VTH_M3|时，会使得PMOS管第三场效应管M3开启，产生对VSS的通路，将单粒子瞬态电流抵消掉，最终使得VG≈VS，从而保持V_bias恢复稳定。反之，如果瞬态电流为正，则会使得VGD_SET的压差为正。当VGD_SET大于第四场效应管M4的栅极电压VTH_M4时，会使得NMOS管第四场效应管4开启，产生对VDD的通路，用来抵消单粒子瞬态电流的影响，使得V_bias恢复稳定。从而最终保证镜像电流和偏置电压的稳定。同时，为了降低调整过程对V_bias的影响，在VG端增加了电容C0，进行滤波。

将图10中的转换电压单元3与参考电压单元4简化后，可以得到如图11所示的等效电路。

I_in为反熔丝单元1的导通电流，在转换电压单元3的第八场效应管M8和第九场效应管M9之间输入，与之对应的参考电压单元4的第十三场效应管M13和第十五场效应管M15之间无电流输入。V_in为转换电压输出，V_ref为参考电压输出。由于转换电压单元3与参考电压单元4在结构上相同，并且采用相同的电流偏置V_bias。而V_bias由抗辐照加固后的镜像电流源产生，所以转换电压单元3和参考电压单元4中的镜像电流源不会受单粒子影响。同时，由于转换电压单元3和参考电压单元4中的差分放大电路都由电流通路组成，所以通道中的电 压变化只与输入电流相关。当有单粒子作用到通路上时，也会迅速通过对地通路进行泄放。因此，当单粒子效应作用到二者间的任一支路时，都不会对电路读取造成持续影响。

从图11可以得出，I₂＝I_in+I₁，I₄＝I₁，设V_in端的输出电阻为R_in，V_ref端的输出电阻是R_ref，第七场效应管M7的跨导为g_M7，第九场效应管M9的跨导为g_M9，第十二场效应管M12的跨导为g_M12，第十二场效应管M12的导通阻抗为r₁₂，第十四场效应管M14的导通阻抗为r₁₄，第十七场效应管M17的导通阻抗为r₁₇，第十八场效应管M18的导通阻抗为r₁₈。

则由图可得：V_in＝(I_in+I₁₀)*R_in,V_ref＝I₄*R_ref。

R_ref＝g_M7*r₁₄*r₁₈，

当时，可推出R_in＝R₂，则V_in＝-△I_in*R_in＝-△I_in*R₂。则可以得出：对于V_in与V_ref之间的电压主要由△I_in引入。当△I_in＝0时，V_in≈V_ref；当△I_in>0时，V_in>V_ref。故而可以通过V_in与V_ref的电压比较，来完成对I_in的判断。当转换电压V_in>V_ref时，V_out输出为1，△I_in＝0；反之，当转换电压V_in<V_ref时，V_out输出为0，△I_in>0。

由于转换电压单元3与参考电压单元4在结构上相同，并且采用相同的电流偏置V_bias。而V_bias由抗辐照加固后的镜像电流源产生，所以转换电压单元3和参考电压单元4中的镜像电流源不会受单粒子影响。同时，由于转换电压单元3和参考电压单元4中的差分放大电路都由电流通路组成，所以通道中的电压变化只与输入电流相关。当有单粒子作用到通路上时，也会迅速通过对地通路进行泄放。因此，当单粒子效应作用到二者间的任一支路时，都不会对电路读取造成持续影响。

由于实际中，反熔丝存储单元编程后导通效果存在差异，因此需要考虑V_in对V_ref判别阈值大小。在电路中可以通过调整第五场效应管M5与第十一场效应管M11通路电流的大小和R2的取值来完成。

附图中描述的位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种反熔丝存储器的读取应用电路，包括反熔丝单元，其特征在于，还包括电流偏置单元、转换电压单元、参考电压单元、比较输出单元；

所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述转换电压单元的第一输入端连接；

所述电流偏置单元的输出端分别与所述转换电压单元的第二输入端和参考电压单元的输入端连接，所述转换电压单元的输出端与所述比较输出单元的一输入端连接，所述参考电压单元的输出端与比较输出单元的另一输入端连接；

所述转换电压单元包括第一镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻；

所述电流偏置单元的第二输出端与所述第一差分放大电路的第一输入端连接，所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接；

所述电流偏置单元的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像电流源的两个输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻连接；

所述第一差分放大电路的输出端为转换电压单元的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与比较输出单元的一输入端连接；

所述参考电压单元包括第二镜像电流源、第二差分放大电路；

所述电流偏置单元的第二输出端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接；

所述电流偏置单元的第一输出端与第二镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像电流源的两个输出端分别与所述第二差分放大电路第二输入端和第三输入端连接；

所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元的输出端，所述第二差分放大电路的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述电流偏置单元包括第一场效应管、第二场效应管、第五场效应管、第七场效应管、第一电阻；

所述第一场效应管的衬底与所述第二场效应管的源极连接，所述第一场效应管的源极分别与第二场效应管的漏极和第一电阻的一端连接，所述第一场效应管的漏极与基准电流连接，所述第一场效应管的栅极与外部使能信号连接；

所述第二场效应管的栅极分别与第一电阻的另一端以及第五场效应管的栅极连接；所述第五场效应管的漏极分别与第七场效应管的漏极和栅极连接；所述第七场效应管的源极接地；

所述第二场效应管的源极、栅极和所述第五场效应管的源极均与电源电压连接；

所述第五场效应管的栅极作为电流偏置单元的第一输出端，所述第五场效应管的漏极作为电流偏置单元的第二输出端。

3.根据权利要求2所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在

于，所述电流偏置单元还包括泄电通路，所述泄电通路的一连接端与第二场效应管的漏极连接，所述泄电通路的另一连接端与第五场效应管的栅极连接。

4.根据权利要求3所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述泄电通路包括第三场效应管和第四场效应管，所述第三场效应管的漏极和所述第四场效应管的漏极均与第二场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的栅极和第四场效应管的栅极均与第二场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的源极分别与地以及第四场效应管的衬底连接，所述第三场效应管的衬底分别与第四场效应管的源极和电源电压连接。

5.根据权利要求4所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述电流偏置单元还包括电容，所述电容的一端与电源电压连接，所述电容的另一端与第三场效应管的栅极、第五场效应管的栅极、第二场效应管的栅极和第四场效应管的栅极连接。

6.根据权利要求2所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述第一镜像电流源包括第六场效应管和第十场效应管；所述第六场效应管的栅极和第十场效应管的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第六场效应管的源极和第十场效应管的源极均与电源电压连接，所述第六场效应管的漏极与第二电阻的一端连接，所述第十场效应管的漏极与第二电阻的另一端连接；

所述第一差分放大电路包括第八场效应管、第十二场效应管、第九场效应管、第十四场效应管；所述第八场效应管的栅极和第十二场效应管的栅极均与电流偏置单元的第二输出端连接；

所述第八场效应管的源极、第九场效应管的栅极和第十四场效应管的栅极均与第六场效应管的漏极连接，第十二场效应管的源极与第十场效应管的漏极连接；

所述第八场效应管的衬底分别与第九场效应管的衬底和漏极连接，所述第八场效应管的漏极与第九场效应管的源极连接，所述第十二场效应管的衬底分别与第十四场效应管的衬底和漏极连接，所述第十二场效应管的漏极与第十四场效应管的源极连接，所述第九场效应管的漏极和第十四场效应管的漏极均接地；所述第八场效应管的漏极与反熔丝单元的导通电流输出端连接，所述第十二场效应管的源极作为转换电压单元的输出端。

7.根据权利要求2所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述第二镜像电流源包括第十一场效应管和第十六场效应管；所述第十一场效应管的栅极和第十六场效应管的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第十一场效应管的源极和第十六场效应管的源极均与电源电压连接；

所述第二差分放大电路包括第十三场效应管、第十七场效应管、第十五场效应管、第十八场效应管；所述第十三场效应管的栅极和第十七场效应管的栅极均与电流偏置单元的第二输出端连接；

所述第十三场效应管的源极、第十五场效应管的栅极和第十八场效应管的栅极均与第十一场效应管的漏极连接，第十七场效应管的源极与第十六场效应管的漏极连接；所述第十三场效应管的衬底分别与第十五场效应管的衬底和漏极连接，所述第十三场效应管的漏极与第十五场效应管的源极连接，所述第十七场效应管的衬底分别与第十八场效应管的衬底和漏极连接，所述第十七场效应管的漏极与第十八场效应管的源极连接，所述第十五场效应管的漏极和第十八场效应管的漏极均接地；

所述第十七场效应管的源极为所述参考电压单元输出端。

8.根据权利要求5所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述比较输出单元为电压比较器，所述转换电压单元的输出端与电压比较器一输入端连接，所述参考电压单元的输出端与电压比较器的另一输入端连接。