[发明专利]存储器和灵敏放大器

说明书

技术领域

本发明涉及存储器电路，特别涉及一种存储器和灵敏放大器。

背景技术

灵敏放大器(SA，Sense Amplifier)是存储器的一个重要组成部分，直接影响存储器的读取速度。灵敏放大器感应位线(bit-line)上的小信号变化并通过放大所述小信号变化来得到存储单元上储存的数据。在感应位线(bit-line)上的小信号变化前，灵敏放大器的位线调整单元会将位线电压调整至固定值，以使位线电压尽快稳定，进而可在读取时感应到稳定的位线电流。

图1是现有的一种存储器的灵敏放大器的电路图，包括：

预充电单元11，在位线预充电时，对数据线节点进行充电，包括：预充电晶体管mp，其控制端(栅极)连接预充电控制信号PRE，其第一端(源极)连接工作电压源VDDQ，其第二端(漏极)连接数据线节点VE；

位线调整单元12，在位线预充电时，由所述数据线节点对位线节点进行充电，在位线预充电后，输出位线电流，包括：PMOS晶体管m3和NMOS晶体管m4组成的可变增益放大器和具有控制端(栅极)、第一端(源极或漏极)和第二端(漏极或源极)的调整晶体管m2，可变增益放大器的输入端连接位线节点VD，输出端连接反馈节点VC；调整晶体管m2的控制端输入反馈电压，即连接反馈节点VC；第一端的电压为数据线电压，即连接数据线节点VE；第二端的电压为位线电压，即连接位线节点VD；

电流镜单元13，输入端连接所述数据线节点VE，输出端连接数据节点VF，对所述位线电流进行镜像，获得镜像电流，包括：输入晶体管mr和镜像晶体管m1；

比较单元14，在所述镜像电流大于参考电流时升高所述数据节点的电压，在镜像电流小于参考电流时降低所述数据节点的电压，包括：参考电源Iref，其一端接地，另一端连接数据节点VF；

输出单元15，输出对应所述数据节点VF电压的输出数据，包括：整形缓冲器15a和驱动缓冲器15b，整形缓冲器15a对带数据电压的信号进行整形，驱动缓冲器15b根据整形后的信号驱动输出数据DQ的输出垫；

偏置单元16，包括：偏置晶体管md，在预充电控制信号PRE为低电平时将数据节点VF的电压偏置到预设电压值Vset。

在读取存储单元前，预充电控制信号PRE设置为低电平，预充电单元11对数据线dl进行预充电，位线调整单元12对位线bl进行预充电，即位线节点VD的电压(位线电压)随数据线节点VE的电压(数据线电压)升高而被快速充电至高电平。当位线节点VD的电压升高至一预定值时，反馈节点VC的电压从高电平转为低电平，将调整晶体管m2关闭。

在读取存储单元时，预充电控制信号PRE设置为高电平，由译码单元21选中的存储单元22的电压被读到位线节点VD上，调整晶体管m2处于不完全关断状态，其电流值被钳位到与位线bl的电流(位线电流)相同的值，位线电流经电流镜单元13的输入晶体管mr和镜像晶体管m1，获得镜像电流I_m1，比较单元14根据对镜像电流I_m1与参考电流I_ref进行比较的结果，对数据节点VF进行充电或放电，升高或降低数据节点VF的电压(数据电压)，输出单元15根据数据电压输出数据DQ为1或0。偏置单元16在预充电控制信号PRE为低电平时将数据节点VF的电压偏置到预设电压值Vset。

但是，随着半导体技术的发展，在例如深亚微米CMOS技术条件下，设计高速低功耗灵敏放大器的主要挑战在于，随着特征尺寸的不断减小，工作电压源VDDQ的电压取值范围也必然随之不断减小。由于工作电压源VDDQ电压取值范围的减小，必然导致读取存储单元时位线节点VD的电压也随之减小。在位线预充电结束时，随着位线节点VD电压升高至一预定值，NMOS晶体管m4应导通，从而反馈节点VC的电压从高电平转为低电平，将调整晶体管m2关闭，但当位线节点VD的电压随工作电压源VDDQ的减小而减小到一定程度时，位线节点VD和反馈节点VC之间的电压差就会小于NMOS晶体管m4的开启电压，NMOS晶体管m4处于关闭状态，从而可变增益放大器就不能发挥反馈作用，此时反馈节点VC的电压为固定值VDD，即调整晶体管m2的栅极电压为固定值VDD，不能将调整晶体管m2关闭，这样一方面会造成过充，从而对读‘1’(即位线有电流的状态)不利；另一方面由于调整晶体管m2不能关断，从而对读‘0’(即位线没有电流的状态)也不利。

发明内容