[发明专利]Flash灵敏放大器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种Flash灵敏放大器。

背景技术

Flash结构是现代集成电路设计必不可少的部分，随着工艺的发展以及移动互联、智能手机这样的新型产业的兴起，Flash以其读取速度快等优点在市场中占据着重要地位。集成电路（Integrated Circuit，IC）产业对于Flash设计有两个方面的需求需要重点考虑：一个是速度，另一个是功耗。速度更快，电路工作能力更强；功耗更低，则能够使电池提供更长久地续航时间。

图1是一种现有的适用于较低电源电压下的Flash灵敏放大器，其具有较好的工作速度。该电路的工作原理如下：

开始工作前，可以通过使能控制管，使得存储单元阵列电路侧（MAT side）用于与存储单元阵列相连的存储单元阵列位线BL置零电平，参考单元阵列电路侧（REF side）的参考单元阵列位线OUT1置为电源电压VDD。开始工作后，先对位线BL上的寄生电容C_BL充电，将其预充到参考电压V_REF，该过程也是对OUT1放电到V_REF的过程。然后存储单元和参考单元开始导通，流经存储单元和参考单元的电流逐渐增大，存储单元和参考单元导通后电流大小不同（存储单元和参考单元的电流大小不同即意味着存储不同的信息，电流大小不同是因为存储单元管和参考单元管的阈值电压V_th不同，V_th不同用于表示存1还是存0），存储单元的电流和参考单元电流的不同是一个初置条件，它使得BL和OUT1上类似于加上了小的输入信号，经过电流放大电路第一级放大之后，BL和OUT1上的电压不同。然后由比较器OP对BL和OUT1上的电压进行二级放大，也即该电压差被进一步放大。此过程中，BL上的寄生电容C_BL从0预充到V_REF的过程是该放大器速度的主要限制因素。

在图1所示的Flash灵敏放大器中，晶体管M1-M6构成基本电流放大电路。晶体管M1、M2是差分放大对管。在存储单元和参考单元导通前通过晶体管M1、M2的电流大小相等，为直流偏置Ibias。M3、M4从M5镜像过来，可看成一个电流源，形成电流源形式的负载。M5、M6将V_REF电压转换成M3、M4栅端的偏置电压。由差分电路特性可知，流经存储单元的电流I_C和流经参考单元的电流I_REF的微小电流差，能在BL和OUT1之间形成一个变化的电压信号，其大小为ΔV_out=r_out（I_C-I_REF），其中，r_out为输出端的小信号（BL和OUT1的电压）等效电阻。经过电流放大电路后，该较小的电流差可以产生相对较大的电压差摆幅。参考电压V_REF的作用是：当存储单元和参考单元开始导通前，基本电流放大电路的输出端（即为Flash存储器单元管的漏端）处在相等且稳定合适的电位，使得存储单元和参考单元仅仅由于阈值电压V_th不同而产生不同电流。

对于晶体管M1-M4，该四个晶体管构成了一个差分形式的放大器，由于电源电压VDD仅由1个PMOS晶体管（M2）的漏源电压和1个NMOS晶体管（M4）的漏源电压构成，因此晶体管M1-M4可以工作在较低的漏源电压下。