CN109785875A - 一种带温度补偿的快闪存储器读取电路 - Google Patents
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Abstract
为了提高NAND FLASH读取电路的可靠性，本发明提供了一种带温度补偿的快闪存储器读取电路，包括偏置电路、电流生成电路和电压产生电路；偏置电路用于提供参考电压VX和VM；电流生成电路包括1:M的电流镜、NMOS管M1和电阻RS；电流镜的源端接VDD，输入端接M1的漏端，输出端接电压产生电路；M1的栅端接参考电压VX，源端通过电阻RS接地；电压产生电路包括运放二和反馈电阻R1、R2；R2的一端接运放二的输出端，另一端通过R1接地；运放二的正输入端接参考电压VM，负输入端接电流镜的输出端以及R1、R2之间的节点，运放二的输出端输出读取电压VREAD；M以及R2、RS的阻值根据公式选取，其中，为闪存存储单元的阈值电压的温度系数，VTH,M1是NMOS管M1的阈值电压。
Description
技术领域
本发明属于存储器技术领域，涉及一种带温度补偿的快闪存储器读取电路。
背景技术
如图1所示，NAND FLASH传统读取电路的读取电压来源于线性稳压器，其以带隙基准电压作为参考电压，因此读取电压与温度无关。然而，如图2所示，NAND FLASH中存储单元的阈值电压随温度而变化，所以在高/低温时，读取电压可能大于/小于存储单元的阈值电压，从而引起读取数据错误，将正常的存储单元认为是坏的，降低了读取电路的可靠性。
发明内容
为了提高NAND FLASH读取电路的可靠性，本发明提供了一种带温度补偿的快闪存储器读取电路。
本发明的技术方案是：
一种带温度补偿的快闪存储器读取电路，其特殊之处在于：包括偏置电路、电流生成电路和电压产生电路；
偏置电路用于向电流生成电路提供参考电压VX，以及向电压产生电路提供参考电压VM；
电流生成电路包括1:M的电流镜、NMOS管M1和电阻RS；电流镜的源端接VDD，输入端接NMOS管M1的漏端，输出端接所述电压产生电路；NMOS管M1的栅端接参考电压VX，源端通过电阻RS接地；
电压产生电路包括运放二和反馈电阻R1、R2；反馈电阻R2的一端接运放二的输出端，反馈电阻R2的另一端通过反馈电阻R1接地；运放二的正输入端接参考电压VM，负输入端接电流镜的输出端以及反馈电阻R1、R2之间的节点，运放二的输出端输出读取电压VREAD；
所述M以及R2、RS的阻值根据公式选取，其中，为闪存存储单元的阈值电压的温度系数，VTH,M1是NMOS管M1的阈值电压。
进一步地，所述参考电压VM可调。
进一步地，偏置电路包括运放一、PMOS管M2、电阻R3、电阻分压串201和数据选择器MUX；运放一的正输入端接带隙基准电压VBG，负输入端接R3与电阻分压串201之间的节点，输出端接PMOS管M2的栅端；PMOS管M2的源端接VDD，漏端接电阻R3的一端；数据选择器MUX的输入端接电阻分压串，输出端输出所述参考电压VM；参考电压VM可通过信号trim<N:1>调节。
本发明的优点：
1、本发明在设计读取电路时，取使得读取电压VREAD与闪存存储单元的阈值电压具有相同的温度系数，当温度变化时，读取电压VREAD能够自动补偿，抵消存储单元阈值电压的变化，提高读取电路读取数据的可靠性。
2、本发明在设计时，通过信号trim<N:1>调节VM，就可实现对读取电压VREAD绝对值的调节，方便VREAD的初始值设置。
3、从图2和图3可以看出，本发明的读取电压随温度变化而变化，能够补偿存储单元阈值电压因温度变化而产生的变化。
附图说明
图1为NAND FLASH传统读取电路产生的读取电压和存储单元阈值分布在高温、常温和低温下的关系示意图。
图2为本发明的读取电路产生的读取电压和存储单元阈值分布在高温、常温和低温下的关系示意图。
图3为本发明的读取电路产生的读取电压和存储单元平均阈值电压随温度变化的曲线图。
图4为本发明读取电路的架构图。
图5为本发明读取电路实施例的电路图，图中：101-偏置电路，102-电流生成电路，103-电压产生电路，201-电阻分压串。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图4所示为本发明的架构图，包括偏置电路101、与温度相关的电流生成电路102和电压产生电路103。
图5所示为本发明一个具体实施例的电路图，该实施例中：
偏置电路101包括运放一、PMOS管M2、电阻R3、电阻分压串201和数据选择器MUX；运放一的正输入端接带隙基准电压VBG，运放一的负输入端接电阻R3的一端和电阻分压串201的一端，运放一的输出端接M2的栅端，M2的源端接VDD，M2的漏端接R3的另一端；数据选择器MUX的输入端接电阻分压串201，数据选择器MUX的输出端接电压产生电路103的输入端。
与温度相关的电流生成电路102包括1:M(M为PMOS管M3与M4的尺寸比)的电流镜和NMOS管M1；电流镜由PMOS管M3和M4构成，M3的栅端接其自身的漏端并与M4的栅端以及M1的漏端相接，M3的源端和M4的源端均接VDD，M4的漏端与电压产生电路103中运放二的负输入端和采样点Vfb相连；偏置电路101产生参考电压VX，其与M1的栅端相接，M1的源端通过电阻RS接地。
电压产生电路103包括运放二、电荷泵、反馈电阻R2、R1。电荷泵用于向运放二提供电源电压；反馈电阻R2的一端接运放二的输出端，反馈电阻R2的另一端接反馈电阻R1的一端，反馈电阻R1的另一端接地；反馈电阻R2和R1之间的节点为采样点Vfb。运放二的正输入端接偏置电路101中数据选择器MUX的输出VM，运放二的负输入端接电流生成电路102中M4的漏端以及采样点Vfb，运放二的输出端即为输出读取电压VREAD。
图5所示读取电压产生电路原理如下：
1，偏置电路101产生与温度无关的参考电压VM和VX，其中VM的大小可以通过信号trim<N:1>进行调节；
2，与温度相关的电流生成电路102产生电流IM，其中PMOS管M3和M4构成1:M的电流镜，NMOS管M1的栅源电压VGS可表示成VON+VTH,M1，其中VON是M1的过驱动电压，VTH,M1是M1的阈值电压，因此：
I为M3的源漏电流，等于M1的漏源电流；
IM为M4的源漏电流。
3，电压产生电路用于生成读取电压VREAD，由于运放二的虚短作用，反馈电压Vfb与VM相等，因此：
因此：
4，令参数则因此，读取电压VREAD的温度系数可表示为：
由于VM和VX都与温度无关，VON是一个常数，因此
因此，
5，设计时取即取
其中，为闪存存储单元的阈值的温度系数，由闪存存储器工厂提供；这样，读取电压VREAD的温度系数为：
此时，读取电压VREAD与闪存存储单元的阈值电压具有相同的温度系数，因此能够实现自动补偿。
读取电压VREAD的绝对值可表示成：
设计时通过信号trim<N:1>调节VM，就可实现对读取电压VREAD绝对值的调节。
Claims (3)
1.一种带温度补偿的快闪存储器读取电路，其特征在于：包括偏置电路、电流生成电路和电压产生电路；
偏置电路用于向电流生成电路提供参考电压VX，以及向电压产生电路提供参考电压VM；
电流生成电路包括1:M的电流镜、NMOS管M1和电阻RS；电流镜的源端接VDD，输入端接NMOS管M1的漏端，输出端接所述电压产生电路；NMOS管M1的栅端接参考电压VX，源端通过电阻RS接地；
电压产生电路包括运放二和反馈电阻R1、R2；反馈电阻R2的一端接运放二的输出端，反馈电阻R2的另一端通过反馈电阻R1接地；运放二的正输入端接参考电压VM，负输入端接电流镜的输出端以及反馈电阻R1、R2之间的节点，运放二的输出端输出读取电压VREAD；
所述M以及R2、RS的阻值根据公式选取，其中，为闪存存储单元的阈值电压的温度系数，VTH,M1是NMOS管M1的阈值电压。
2.根据权利要求1所述的带温度补偿的快闪存储器读取电路，其特征在于：所述参考电压VM可调。
3.根据权利要求2所述的带温度补偿的快闪存储器读取电路，其特征在于：偏置电路包括运放一、PMOS管M2、电阻R3、电阻分压串201和数据选择器MUX；运放一的正输入端接带隙基准电压VBG，负输入端接R3与电阻分压串201之间的节点，输出端接PMOS管M2的栅端；PMOS管M2的源端接VDD，漏端接电阻R3的一端；数据选择器MUX的输入端接电阻分压串，输出端输出所述参考电压VM；参考电压VM可通过信号trim<N:1>调节。
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