[发明专利]一种基于磁隧道结的数据锁存读出灵敏放大器

说明书

本发明公开了一种基于磁隧道结的数据锁存读出灵敏放大器，包括主级电路、从级电路以及开关电路，主级电路包括两个磁隧道结以及一个输出电路，从级电路包括锁存电路以及反馈电路，磁隧道结进行写操作后将一个电压差作为输出电路的输入，输出电路输出两个幅值相反的信号到锁存电路，锁存电路会输出整个读出灵敏放大器的输出信号，同时反馈电路接收锁存电路的输出，并产生一个读完成信号，读完成信号传输给外部控制电路，外部控制电路则根据读完成信号切断主级电路的电源以降低功耗，主级电路在被切断电源之后，从级电路可以将主级电路的信号锁存起来，本发明只需一步使能，没有预充电过程，能够锁存数据，同时还可以大幅度的降低功耗。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是一种基于磁隧道结的数据锁存读出灵敏放大器。

背景技术

现今，非易失性存储器受到了广泛的关注，其中磁隧道结(Magnetic TunnelJunction，MTJ)通常作为其主要器件，而读出灵敏放大器则是用于读出MTJ的状态，并将其转化为逻辑电平，目前所使用的读出灵敏放大器，有基于静态随机存储器的读出灵敏放大器，其拓扑结构简单但是精确度较低；有基于动态电流模型的读出灵敏放大器，功耗低，读取速度高；还有预充电的读出灵敏放大器，读取功率降低到几乎可以忽略的地步，并且读取延迟较低；上述三类的读出灵敏放大器有各自的优缺点，但是他们共同存在的缺点是都是需要两步使能才能实现，并且都需要一个预充电的过程，即会不可避免的导致输出都为高电平，而这些情况在某些场合中可能不合需要；为此产生了一种1TIMTJ读系统，不需要多步使能并且可以避免预充电的过程，但是整个电路中存在一定的静态损耗。以上的四类的读出灵敏放大器，当需要保持数据以确保整个电路的操作时，会大大的增加读电路的功耗。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于磁隧道结的数据锁存读出灵敏放大器，只需一步使能，能够锁存数据并降低功耗。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于磁隧道结的数据锁存读出灵敏放大器，包括用于输出逻辑电平的主级电路、用于将主级电路输出数据锁存起来的从级电路以及用于为主级电路、从级电路传输工作电压的开关电路，所述开关电路包括一个用于接收开启和关闭信息的使能端、控制电源传输到主级电路的第一开关以及控制电源传输到从级电路的第二开关，所述第一开关、所述第二开关均包括用于接收开启和关闭信号的控制端，所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端分别与所述使能端连接，所述第一开关和所述第二开关分别为主级电路和从级电路提供电源，从而可以实现一步使能；所述主级电路包括第一磁隧道结、第二磁隧道结以及输出电路，所述第一磁隧道结与第二磁隧道结状态相反，所述输出电路的两个输入端分别连接到第一磁隧道结的输入端、第二磁隧道结的输入端，所述输出电路包括第一输出端和第二输出端；所述从级电路包括反馈电路以及用于将输出电路输出数据锁存起来的锁存电路，所述输出电路、锁存电路以及反馈电路依次连接，所述第一输出端、第二输出端分别与锁存电路连接，所述反馈电路包括用于输出读完成信号到外部控制电路从而关闭主级电路电源的反馈信号端，所述反馈信号端与所述第一开关的控制端进行数据传输。

进一步，所述输出电路为电压比较器，根据第一磁隧道结、第二磁隧道结产生的电压差输出两个幅值相反的信号。

进一步，所述主级电路还包括将输入电流等比输出的电流镜，所述电流镜输出两个幅值相同的电流到第一磁隧道结、第二磁隧道结。电流镜为1：1输出电路，输出电流的大小等于输入电流，并且电流镜同时输出两个幅值相同的电流到第一磁隧道结、第二磁隧道结。

进一步，所述电流镜包括第一MOS管以及第二MOS管，所述第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极分别与第一磁隧道结的输入端、第二磁隧道结的输入端连接，所述第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极连接并连接到所述第一MOS管的漏极，所述第一MOS管的源极与第二MOS管的源极连接并与开关电路连接。