一种反馈型防过充电流敏感放大器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种反馈型防过充电流敏感放大器及其控制方法，包含：反馈级电路，共栅放大器与放大输出级；所述反馈级的输出端A点与共栅放大器的输入端连接，所述共栅放大器的输出端与所述放大输出级的输入端连接；所述放大输出器的输出端为所述电流敏感放大器的数据输出端。本发明专利技术具有对位线的平滑充电和防过冲保护，提高读取数据的速度，和提升电路的稳定性，同时由于对位线充电电压的精确控制，减少了不必要的充电电荷，使总体功耗降低的优点。

A feedback type anti over current sensitive amplifier and its control method

The invention discloses a feedback type anti overcharge current sensitive amplifier and control method thereof, comprising: a feedback circuit, common gate amplifier and amplifier output stage; the feedback level output terminal of the A point and the common gate amplifier is connected to the input end and output end of the common gate amplifier and the amplifier output stage connected with the input end of the amplifier output device; the output end of the current sense amplifier, the data output end. The present invention has smooth bit line charging and anti overshoot protection, improve the speed of reading data, and enhance the stability of the circuit, at the same time as the precise control of the bit line charging voltage, reduce unnecessary charge, reduce the overall power consumption advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种反馈型防过充电流敏感放大器及其控制方法
本专利技术涉及集成电路领域，特别涉及一种反馈型防过充电流敏感放大器及其控制方法。
技术介绍
随着存储器工艺不断升级更新，存储单元结构不断是缩进，对识别其微小电流差异的放大器的电路的要求也随之提高。由此各种类型的读出放大器结构应运而生，本文针对的便是应用十分普遍的电流型放大器进行专利技术改进。传统电流放大器有着结构简单易于实现等优点，但也存在一些弊端，如过冲现象：在每次对位线读操作时，位线接入放大器，放大器则根据时序对位线进行充电，由于反馈级振铃效应，位线常出现过冲现象，从而降低了数据读取速度，甚至读出数据错误。现有技术中，如图1与2所示，图1为一个典型的传统电流型放大器的结构示意图，图2为一个典型的传统电流型放大器的仿真波形示意图。在现有技术中的放大器的反馈级采用简单的推挽结构。从图2的仿真结果可见由于负反馈使得位线出现过冲振铃，因此需要更多的预充电时间来建立位线电平使之保持稳定，之后再通过共栅放大级对存储单元微的小电流进行放大，最终在输出端读出数据。增加预充电时间也就意味着读速的下降。对于动态变化的位线负载此结构所产生的过充将尤为明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种反馈型防过充电流敏感放大器及其控制方法。具体为在存储器领域提供一种用于非挥发性存储器单元阵列读出数据所需的放大器结构。通过采用电流负载反馈级结构，实现对位线的平滑充电和防过冲保护，进而提高读取数据的速度和提升电路的稳定性的目的。以及同时实现对位线充电电压的精确控制，减少不必要的充电电荷，使总体功耗降低的目的。为了实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种反馈型防过充电流敏感放大器，包含：反馈级电路I21，共栅放大器I20与放大输出级I29；所述反馈级I21的输出端A与共栅放大器I20的输入端连接，所述共栅放大器I20的输出端与所述放大输出级I29的输入端连接；所述放大输出器I29的输出端为所述电流敏感放大器的数据输出端。在预放电阶段，放电使能信号DISC输入至所述反馈级电路I21，使所述反馈级电路I21的输出端A点与所述共栅放大器I20设有的存储单元的位线BL复位到“0”电平状态。在预充电阶段，预充电信号PREC输入至所述共栅放大器I20，在所述预充电信号PREC有效期间，通过所述反馈级电路I21对共栅放大器I20进行预充电，直到所述反馈级电路I21的输出端A点电压与所述共栅放大器I20设有的存储单元的位线BL电压平滑上升至稳定态。在放大读出阶段，所述共栅放大器I20对共栅放大器I20设有的负载CL的导通电流信号IOUT与存储单元的位线BL上的电压进行放大并输出DOUT信号；所述放大输出器I29对所述DOUT信号放大并输出。优选地，所述反馈级电路I21进一步包含：偏置电流源I24，第一放电使能MOS管I25，第二放电使能MOS管I26与反馈晶体管I27。所述偏置电流源I24的栅极接入BIAS信号；所述偏置电流源I24的漏极与所述第一放电使能MOS管I25的源极连接。所述第一放电使能MOS管I25与第二放电使能MOS管I26的栅极接入放电使能信号DISC。所述第一放电使能MOS管I25的漏极与所述第二放电使能MOS管I26和反馈晶体管I27的漏极连接。所述第二放电使能MOS管I26和反馈晶体管I27的源极接地。优选地，在预放电阶段，放电使能信号DISC通过所述第一放电使能MOS管I25、第二放电使能MOS管I26将反馈级电路I21输出端A点复位到“0”电平状态，同时，存储器单元的位线BL泄放到“0”电平状态。优选地，所述共栅放大器I20进一步包含：共栅放大管I22，参考电流源负载管I23，放大输出级I30。所述共栅放大管I22的源极与存储器单元的位线BL连接。所述负载CL一端与所述存储器单元的位线BL连接，其另一端接地。所述共栅放大管I22的栅极与所述反馈级电路I21的输出端A连接。所述共栅放大管I22的漏极与所述参考电流源负载管I23的漏极和所述预充电MOS管I30的漏极连接。所述参考电流源负载管I23的源极和所述预充电MOS管I30的源极连接。所述参考电流源负载管I23的栅极接入IREF信号；所述预充电MOS管I30的栅极接入预充电信号PREC。所述共栅放大器I20的存储单元的位线BL与反馈级电路I21的反馈晶体管I27的栅极连接。所述共栅放大管I22的源极为所述电流敏感放大器的输入端。优选地，在预充电信号PREC期间，所述反馈级电路I21输出端A点的电位由“0”电位逐渐上升，使共栅放大管I22的栅极打开并对电流敏感放大器的输入端充电，直至充电到所述反馈输出级电路I21中的反馈晶体管I27打开，产生负反馈，使共栅放大管I22的栅极电压稳定在VGS×2电位，所述电流敏感放大器的输入端的电压稳定在VGS；预充电结束后，所述负载CL的导通电流信号IOUT通过所述共栅放大器I20放大。优选地，所述放大输出级I29进一步包含：放大器I28；所述放大器I28的输入端与所述共栅放大器I20的输出端连接；所述放大器I28的输出端为所述电流敏感放大器的数据输出端。所述放大输出级I29用于将所述共栅放大器I20输出的电流信号IOUT与共栅放大器I20输出的参考电流比对并放大输出。优选地，所述共栅放大器I20进一步包含：前馈电容I31，所述前馈电容I31的一端与所述共栅放大管I22的栅极连接；所述前馈电容I31的另一端与所述存储单元的位线BL连接；所述前馈电容I31用于对反馈级电路I21输出端A点与存储单元的位线BL之间的电流进行前馈耦合，加快所述存储单元的位线BL电平的上升。本专利技术的另一个技术方案为一种基于上述反馈型防过充电流敏感放大器的控制方法，包含以下过程：对于任意一次数据的读取，在进行读操作时，在预放电阶段，放电使能信号DISC输入至所述反馈级电路I21，使所述反馈级电路I21的输出端A点与所述共栅放大器I20设有的存储单元的位线BL复位到“0”电平状态；在预充电阶段，预充电信号PREC输入至所述共栅放大器I20，在所述预充电信号PREC有效期间，通过所述反馈级电路I21对共栅放大器I20进行预充电；使所述共栅放大器I20的栅极电压稳定在VGS×2电位，所述存储单元的位线BL稳定在VGS电位；在放大读出阶段，所述共栅放大器I20对IOUT信号与存储单元的位线BL上的电压进行放大并输出DOUT信号；所述放大输出器I29对所述DOUT信号放大并输出。优选地，预放电阶段，将所述存储器单元的位线BL和所述共栅放大管I22的栅极接地；放电使能信号DISC通过所述第一放电使能MOS管I25、第二放电使能MOS管I26将反馈级电路I21输出端A点复位到“0”电平状态，同时，所述存储器单元的位线BL也被泄放到“0”电平状态。预充电阶段，通过反馈级电路I21对共栅放大管I22的栅极和电流敏感放大器的输入端充电，在预充电信号PREC有效期间，反馈级电路I21输出端A点由“0”电平电位通过所述偏置电流源I24逐渐充电至稳定态，在此过程中，所述存储器单元的位线BL则通过所述共栅放大管I22及预充电MOS管I30由“0”电平电位逐渐充电并钳位到1V附近。放大读出阶段，预充电结束后，所述负载CL的导通电流信号IOUT通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反馈型防过充电流敏感放大器，其特征在于，包含：反馈级电路I21，共栅放大器I20与放大输出级I29；所述反馈级I21的输出端A与共栅放大器I20的输入端连接，所述共栅放大器I20的输出端与所述放大输出级I29的输入端连接；所述放大输出器I29的输出端为所述电流敏感放大器的数据输出端；在预放电阶段，放电使能信号DISC输入至所述反馈级电路I21，使所述反馈级电路I21的输出端A点与所述共栅放大器I20设有的存储单元的位线BL复位到“0”电平状态；在预充电阶段，预充电信号PREC输入至所述共栅放大器I20，在所述预充电信号PREC有效期间，通过所述反馈级电路I21对共栅放大器I20进行预充电，直到所述反馈级电路I21的输出端A点电压与所述共栅放大器I20设有的存储单元的位线BL电压平滑上升至稳定态；在放大读出阶段，所述共栅放大器I20对共栅放大器I20设有的负载CL的导通电流信号IOUT与存储单元的位线BL上的电压进行放大并输出DOUT信号；所述放大输出器I29对所述DOUT信号放大并输出。

【技术特征摘要】
1.一种反馈型防过充电流敏感放大器，其特征在于，包含：反馈级电路I21，共栅放大器I20与放大输出级I29；所述反馈级I21的输出端A与共栅放大器I20的输入端连接，所述共栅放大器I20的输出端与所述放大输出级I29的输入端连接；所述放大输出器I29的输出端为所述电流敏感放大器的数据输出端；在预放电阶段，放电使能信号DISC输入至所述反馈级电路I21，使所述反馈级电路I21的输出端A点与所述共栅放大器I20设有的存储单元的位线BL复位到“0”电平状态；在预充电阶段，预充电信号PREC输入至所述共栅放大器I20，在所述预充电信号PREC有效期间，通过所述反馈级电路I21对共栅放大器I20进行预充电，直到所述反馈级电路I21的输出端A点电压与所述共栅放大器I20设有的存储单元的位线BL电压平滑上升至稳定态；在放大读出阶段，所述共栅放大器I20对共栅放大器I20设有的负载CL的导通电流信号IOUT与存储单元的位线BL上的电压进行放大并输出DOUT信号；所述放大输出器I29对所述DOUT信号放大并输出。2.如权利要求1所述一种反馈型防过充电流敏感放大器，其特征在于，所述反馈级电路I21进一步包含：偏置电流源I24，第一放电使能MOS管I25，第二放电使能MOS管I26与反馈晶体管I27；所述偏置电流源I24的栅极接入BIAS信号；所述偏置电流源I24的漏极与所述第一放电使能MOS管I25的源极连接；所述第一放电使能MOS管I25与第二放电使能MOS管I26的栅极接入放电使能信号DISC；所述第一放电使能MOS管I25的漏极与所述第二放电使能MOS管I26和反馈晶体管I27的漏极连接；所述第二放电使能MOS管I26和反馈晶体管I27的源极接地。3.如权利要求2所述一种反馈型防过充电流敏感放大器，其特征在于，在预放电阶段，放电使能信号DISC通过所述第一放电使能MOS管I25、第二放电使能MOS管I26将反馈级电路I21输出端A点复位到“0”电平状态，同时，存储器单元的位线BL泄放到“0”电平状态。4.如权利要求1所述一种反馈型防过充电流敏感放大器，其特征在于，所述共栅放大器I20进一步包含：共栅放大管I22，参考电流源负载管I23，放大输出级I30；所述共栅放大管I22的源极与存储器单元的位线BL连接；所述负载CL一端与所述存储器单元的位线BL连接，其另一端接地；所述共栅放大管I22的栅极与所述反馈级电路I21的输出端A点连接；所述共栅放大管I22的漏极与所述参考电流源负载管I23的漏极和所述预充电MOS管I30的漏极连接；所述参考电流源负载管I23的源极和所述预充电MOS管I30的源极连接；所述参考电流源负载管I23的栅极接入IREF信号；所述预充电MOS管I30的栅极接入预充电信号PREC；所述共栅放大器I20的存储单元的位线BL与反馈级电路I21的反馈晶体管I27的栅极连接；所述共栅放大管I22的源极为所述电流敏感放大器的输入端。5.如权利要求4所述一种反馈型防过充电流敏感放大器，其特征在于，在预充电信号PREC期间，所述反馈级电路I21输出端A点的电位由“0”电位逐渐上升，使共栅放大管I22的栅极打开并对电流敏感放大器的输入端充电，直至充电到所述反馈输出级电路I21中的反馈晶体管I27打开，产生负反馈，使共栅放大管I22的栅极电压稳定在VGS×2电位，所述电流敏感放大器的输入端的电压稳定在VGS；预充电结束后，所述负载CL的导通电流信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金桥，刘明，孙柏杨，
申请(专利权)人：上海芯火半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31