[发明专利]读出放大器

说明书

本发明一般地涉及只读存储器(ROM)，尤其是供多级ROM或多级EEPROM之类的多级存储器使用的一种读出放大器。

ROM用来存储在系统应用中反复使用的数据。这样的应用包括系统初始化和操作用的编程指令序列、代码转换和查表。在ROM中行和列交点上的存储单元典型地可存储信息的一个位。大多数集成电路ROM利用在行—列结点上有无一个晶体管来表示一个二进制数字1或0。

随着存储器容量的增加，半导体工艺技术已发展到在半导体芯片的每单位面积上可制作更多的晶体管。当半导体芯片的每单位面积上的晶体管的数目增加时，ROM的存储密度也增加了。最理想的是具有更高的信息存储密度。美国再颁发专利32401号公开的多级ROM，每单位面积能存储的信息为常规的FET二进制ROM的两倍。为提供多级输出，每个存储单元晶体管或者可具有通过离子注入调整的阈电压，或者具有从2ⁿ个预选值之一选择的晶体管沟道的横截面积以提供多级输出。由这样的晶体管产生的多级输出必须被译码以确定由一个特定存储单元晶体管的输出所代表的对应存储位。为实现编码，读出放大器一般需要一个比可能的多级输出的数值要小的基准电平

按照本发明，集成电路包括一个读出放大器。读出放大器能够将2ⁿ个输出特征电平编成有n个对应位的一个位模式。读出放大器在输出特征为零时包括一个非零检测电路。读出放大器还包括2ⁿ-2个比较器，用于在输出特征为非零值时将输出特征与2ⁿ-2个基准电平进行比较。2ⁿ-2个基准电平由输出特征的2ⁿ个可能电平的2ⁿ-2个非零电平构成。编码器与非零检测电路及比较器连接。编码器将非零检测电路的输出和比较器的输出编码为对应的预定位模式。当输出特征由非零检测电路确定为零时，该位模式输出为缺省位模式。当输出特征为非零值时，该位模式取由输出是在哪一对基准电平之间所决定的预订值、或输出是大于最大基准电平或是小于最小基准电平所决定的预定值。

图1是说明表示字线(横向)上的二进制输入和位线(竖向)上的多级输出的只读存储器阵列的一部分的示意图。

图2是供多级ROM使用的读出放大器的一个说明性的实施例的示意图。

图3是用于将2ⁿ-2个电平编为n个码位的编码器的框图。

图4是n＝2时的一个说明性的实施例的示意图。

图5是单元电流和对应的基准电流图。

图1示出了说明本发明的一个说明性的实施例的ROM10的示意图。ROM10存储在晶体管存储元件或单元中的信息，并根据收到的字线上的变换状态将位线上的输出提供给相应的读出放大器。

ROM10是作为由晶体管存储元件组成的只读存储器的一部分画出的。晶体管存储元件以矩阵符号Qij标记，其中i是阵列中行的序号而j是阵列中列的序号。在所示出的只读存储器部分中，晶体管存储元件被命名为Q11至Q54。每个晶体管存储元件表示ROM10中的一个单元。

标记为W1至W5的字线12的每一个用来启动一行的晶体管存储元件的门电极。所示出的晶体管存储元件，其源极端子与地电位电气连接，而其漏极端子通常连接于标以B1至B4的输出位线14。各条位线14通过相应的预充电晶体管MPPB1至MPPB4连接于时钟驱动线CLK。各晶体管存储元件可提供具有n个预定电平之一的电特征值。电特征可以是电流，也可以是电压。在本说明性的实施例中，电流是作为向读出放大器16的输入所采用的电特征。

位线14作为输入连接于相应的读出放大器16。读出放大器16是一个电流型读出放大器。读出放大器16各向编码器18提供2ⁿ-2个输入，编码器18则将2ⁿ-2个电平编码成对应的n位的二进制表示。