CN105895146A - 一种低漏电的本地字线驱动器控制电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种低漏电的本地字线驱动器控制电路及控制方法，所述控制电路，包括依次连接用于控制本地字线驱动器的延时单元，控制电路和输出驱动器；延时单元的输入端连接主字线使能信号/字线复位信号使能，输出端连接控制电路输入端；控制电路输入端还连接主字线使能信号/字线复位使能信号和预译码信号；输出驱动器用于驱动本地字线驱动器，其由两个P型场效应管和一个N型场效应管组成；控制电路的输出用于控制输出驱动器中N型场效应管和P型场效应管导通与关断。所述控制方法，在动态随机存储器预冲电操作开始时，主字线使能信号和字线复位使能信号由高变低；本地字线驱动器N型场效应管在待机时处于线性区，其漏电电流与其过驱动电压成正比。

Description

一种低漏电的本地字线驱动器控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及动态随机存储器设计领域，具体为一种低漏电的本地字线驱动器控制电路及控制方法。
背景技术
随着智能手机，移动互联网应用以及物联网的快速发展，越来越多的应用运行在手机终端上，这也意味着需要消耗更多的功耗。然而电池的发展却始终没有得到突波性进展，手机终端的一次充电使用时间受到电池的容量的制约。手机终端系统的功耗包括动态功耗和待机功耗，由于手机在大部分时间都处于待机状态，因此待机功耗对于手机的一次充电使用时间有着巨大的影响。
动态随机存储器作为手机终端中必不可少的组成单元，其待机功耗对于整个手机终端系统的待机功耗有着非常大的影响。动态随机存储器通过本地字线驱动器来激活和关闭字线，从而实现对存储阵列的激活和预充电操作。在动态随机存储器处于待机状态时，本地字线驱动器处于关断状态。其漏电电流与加载在晶体管上的过驱动电压成正比。传统的本地字线驱动器为了得到快速的预冲电延时，通常晶体管的过驱动电压很高，因此漏电电流很大。由于本地字线驱动器数量庞大，其漏电电流总和相当可观。所以在不影响预冲电延时的基础上，减小本地字线驱动的漏电电流是非常有意义的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种低漏电的本地字线驱动器控制电路及控制方法，能够在不降低预冲电操作延时的前提下，减小本地字线驱动器的漏电电流。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种低漏电的本地字线驱动器控制电路，包括依次连接用于控制本地字线驱动器的延时单元，控制电路和输出驱动器；所述延时单元的输入端连接主字线使能信号/字线复位信号使能，输出端连接控制电路输入端；所述控制电路输入端还连接主字线使能信号/字线复位使能信号和预译码信号；所述输出驱动器用于驱动本地字线驱动器，其由两个P型场效应管和一个N型场效应管组成；其中一个P型场效应管源端连接内部电压，另一个P型场效应管源端连接正向电荷泵电压，N型场效应管源端连接负向字线低电压；两个P型场效应管和一个N型场效应管的栅端分别连接控制电路输出端，漏端都通过主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号连接本地字线驱动器输入端；控制电路的输出用于控制输出驱动器中N型场效应管和P型场效应管导通与关断。
优选的，所述延时单元由反相器链组成，其延时为字线复位信号的上升沿到本地字线信号下降沿的传播延时。
优选的，所述控制电路由基本逻辑门组成；通过控制输出驱动器来控制主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号，从而控制本地字线驱动的器的开启和关断；当在待机状态时，主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号为内部电压；当在激活操作时，主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号由低变高；当在预冲电操作时，主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号由高变低。
进一步，所述的控制电路包括两输入或门，第一两输入与门，反相器，两输入或非门，两输入与非门和第二两输入与门；两输入或门的输入端分别连接主字线使能信号/字线复位信号使能和延时单元的输出端；第一两输入与门的两个输入端分别连接两输入或门输出端和列预译码信号；输出端连接输出驱动器中源端连接内部电压的P型场效应管的栅端；两输入或非门的一个输入端经反相器连接延时单元的输出端，另一个输入端连接主字线使能信号/字线复位信号使能；两输入与非门的两个输入端分别连接主字线使能信号/字线复位信号使能和两输入或非门的输出端；输出端连接输出驱动器中源端连接正向电荷泵电压的P型场效应管的栅端；第二两输入与门的两个输入端分别连接主字线使能信号/字线复位信号使能和列预译码信号；输出端连接输出驱动器中N型场效应管的栅端。
一种低漏电的本地字线驱动器控制方法，在动态随机存储器预冲电操作开始时，主字线使能信号和字线复位使能信号由高变低；控制电路将输出驱动器中的N型场效应管关闭，将源端连接正向电荷泵电压的P型场效应管打开，主字线信号反和字线复位信号由负向字线低电压变为正向电荷泵电压，本地字线迅速关断；经过延时单元的延时后，控制电路将源端连接正向电荷泵电压的P型场效应管关断，并将源端连接内部电压的P型场效应管打开，主字线信号反和字线复位信号由较高的正向电荷泵电压变为较低的内部电压；本地字线驱动器N型场效应管在待机时处于线性区，其漏电电流与其过驱动电压成正比。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过减小待机时本地字线驱动器N型场效应管栅级电压，来减小其过驱动电压，从而达到减小漏电电流的目的。为了防止由于使用内部电压关断本地字线驱动器而引起的预充电延时的增加，与传统的本地字线驱动器控制相似，在预充电操作开始时，主字线信号反和字线复位信号使用正向电荷泵电压将本地字线驱动器快速关闭。但当本地字线驱动器关闭以后，本地字线驱动器控制电路将主字线信号反/字线复位信号由较高的正向电荷泵电压减小为较低内部电压，从而在不影响预充电延时的的前提下，减小本地字线驱动的漏电电流。与传统的本地字线驱动器控制电路相比，本电路使本地字线驱动器漏电电流下降近60％。
附图说明
图1为本发明实例中所述的本地字线驱动器的实例图。
图2为本发明实例中所述的一种低漏电的本地字线驱动器控制电路图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
请参阅图1所示，图1为动态随机存储器中一个本地字线驱动器140的实例，由一个P型场效应管202和两个N型场效应管205、206组成。第一P型场效应管202的源端连接字线驱动信号201，栅端连接主字线信号反203，漏端连接本地字线信号204。第一N型场效应管205源端接负向字线低电压208，栅端连接主字线信号反203，漏端连接本地字线信号204。第二N型场效应管206源端接负向字线低电压208，栅端连接字线复位信号207，漏端连接本地字线信号204。
如图2所示，图2为一种低漏电的本地字线驱动器控制电路实例，包括依次连接用于控制本地字线驱动器140的延时单元100，控制电路110和输出驱动器130。
延时单元100输入连接主字线使能信号/字线复位信号使能101，输出连接延时单元输出102。延时单元100由反相器链组成，其延时由图1中本地字线驱动器140中字线复位信号203的上升沿到本地字线信号204的下降沿的传播延时决定。该延时单元的功能在于，在动态随机存储器预充电操作时，通过图2中控制电路110产生一个电压为正向电荷泵电压131的主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号135，来快速关断图1中本地字线204。
控制电路110包括两输入或门111，第一两输入与门112，反相器113，两输入或非门114，两输入与非门115，第二两输入与门116。两输入或门111的一个输入连接主字线使能信号/字线复位信号使能101，另一个输入连接延时单元101输出信号102，输出信号P2 120。第一两输入与门112的一个输入连接信号P2 120，另一个输入连接列预译码信号103，输出连接信号PSET2 121。反相器113输入连接延时单元101输出信号102，输出信号D1 122。两输入或非门114的一个输入连接信号D1 122，另一个输入连接主字线使能信号/字线复位信号使能101，输出信号P1 123。两输入与非门115的一个输入连接主字线使能信号/字线复位信号使能101，另一个输入连接信号P1 123，输出信号PSET1 124。第二两输入与门116的一个输入连接主字线使能信号/字线复位信号使能101，另一个输入连接列预译码信号103，输出信号NSET 125。其功能在于，在动态随机存储器操作的不同阶段，通过控制输出驱动器130来控制主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号135，从而控制本地字线驱动的器140的开启和关断。
在待机状态时，由于主字线使能信号/字线复位使能信号101为低，输出驱动器130中源端连接内部电压132的第三P型场效应管134的栅级为低，因此主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号135为内部电压，本地字线驱动器处于关断状态，本地字线保持在负向字线低电压。
输出驱动器130包括第二、三P型场效应管133、134，第三N型场效应管136。第二P型场效应管133源端接正向电荷泵电压131，栅端接信号PSET1 124，漏端接主字线信号反/字线复位信号135。第三P型场效应管134源端接内部电压132，栅端接信号PSET2 121，漏端接主字线信号反/字线复位信号135。第三N型场效应管136源端接负向字线低电压137，栅端接信号NSET 125，漏端接主字线信号反/字线复位信号135。其功能在于，在动态随机存储器操作的不同阶段，通过控制电路控制输出驱动器中P型和N型场效应管的栅端，来控制主字线信号反/字线复位信号的电平，从而控制本地字线驱动器140的开启和关断。
本发明在激活操作时，主字线使能信号/字线复位使能101由低变高。
对于未被选中的主字线信号/字线复位信号101，由于行预译码为低，因此输出驱动器130中源端连接内部电压132的第三P型场效应管134的栅级为低，主字线信号反/字线复位使能101为内部电压132，本地字线驱动器140处于关断状态，本地字线保持在负向字线低电压137。
对于被选中的主字线信号/字线复位使能101，由于行预译码为高，因此输出驱动器130中源端连接内部电压132的第三P型场效应管134的栅级为高，第三N型场效应管136的栅级为高，主字线信号反/字线复位使能101由内部电压132变为负向字线低电压137，从而打开本地字线驱动器140的中的第一P型场效应管202,本地字线驱动器140打开，本地字线被字线驱动信号拉高到正向电荷泵电压131。
在预冲电操作时，主字线使能信号/字线复位使能101由高变低。控制电路110将输出驱动器130中的第三N型场效应管136关闭，源端连接正向电荷泵电压132的第三P型场效应管打开，主字线信号反/字线复位使能101由负向字线低电压137变为正向电荷泵电压131，本地字线迅速关断。经过一个延时单元100的延时后，控制电路110将源端连接正向电荷泵电压131的第二P型场效应管133关断，并将源端连接内部电压132的第三P型场效应管134打开，主字线信号反和字线复位使能101由较高的正向电荷泵电压131变为较低的内部电压132。

Claims (5)

1.一种低漏电的本地字线驱动器控制电路，其特征在于，包括依次连接用于控制本地字线驱动器(140)的延时单元(100)，控制电路(110)和输出驱动器(130)；
所述延时单元(100)的输入端连接主字线使能信号/字线复位信号使能(101)，输出端连接控制电路(110)输入端；
所述控制电路(110)输入端还连接主字线使能信号/字线复位使能信号(101)和预译码信号(103)；
所述输出驱动器(130)用于驱动本地字线驱动器(140)，其由两个P型场效应管和一个N型场效应管组成；其中一个P型场效应管源端连接内部电压(132)，另一个P型场效应管源端连接正向电荷泵电压(131)，N型场效应管源端连接负向字线低电压(137)；两个P型场效应管和一个N型场效应管的栅端分别连接控制电路输出端，漏端都通过主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号(135)连接本地字线驱动器(140)输入端；
控制电路(110)的输出用于控制输出驱动器(130)中N型场效应管和P型场效应管导通与关断。
2.根据权利要求1所述的一种低漏电的本地字线驱动器控制电路，其特征在于，所述延时单元(100)由反相器链组成，其延时为字线复位信号的上升沿到本地字线信号下降沿的传播延时。
3.根据权利要求1所述的一种低漏电的本地字线驱动器控制电路，其特征在于，所述控制电路由基本逻辑门组成；通过控制输出驱动器(130)来控制主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号(135)，从而控制本地字线驱动的器的开启和关断；
当在待机状态时，主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号(135)为内部电压；当在激活操作时，主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号(135)由低变高；当在预冲电操作时，主字线反脉冲信号/字线复位脉冲信号(135)由高变低。
4.根据权利要求3所述的一种低漏电的本地字线驱动器控制电路，其特征在于，所述的控制电路(110)包括两输入或门(111)，第一两输入与门(112)，反相器(113)，两输入或非门(114)，两输入与非门(115)和第二两输入与门(116)；
两输入或门(111)的输入端分别连接主字线使能信号/字线复位信号使能(101)和延时单元(101)的输出端；
第一两输入与门(112)的两个输入端分别连接两输入或门(111)输出端和列预译码信号(103)；输出端连接输出驱动器(130)中源端连接内部电压(132)的P型场效应管的栅端；
两输入或非门(114)的一个输入端经反相器(113)连接延时单元(101)的输出端，另一个输入端连接主字线使能信号/字线复位信号使能(101)；
两输入与非门(115)的两个输入端分别连接主字线使能信号/字线复位信号使能(101)和两输入或非门(114)的输出端；输出端连接输出驱动器(130)中源端连接正向电荷泵电压(131)的P型场效应管的栅端；
第二两输入与门(116)的两个输入端分别连接主字线使能信号/字线复位信号使能(101)和列预译码信号(103)；输出端连接输出驱动器(130)中N型场效应管的栅端。
5.一种基于权利要求1所述的低漏电的本地字线驱动器控制电路的本地字线驱动器控制方法，其特征在于，在动态随机存储器预冲电操作开始时，主字线使能信号和字线复位使能信号由高变低；控制电路(110)将输出驱动器(130)中的N型场效应管关闭，将源端连接正向电荷泵电压的P型场效应管打开，主字线信号反和字线复位信号由负向字线低电压变为正向电荷泵电压，本地字线迅速关断；经过延时单元(100)的延时后，控制电路(110)将源端连接正向电荷泵电压的P型场效应管关断，并将源端连接内部电压的P型场效应管打开，主字线信号反和字线复位信号由较高的正向电荷泵电压变为较低的内部电压；本地字线驱动器N型场效应管在待机时处于线性区，其漏电电流与其过驱动电压成正比。
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