基于电平移位感测电路的低电压低功率感应制造技术

用于感测模拟信号的感测电路包括电平移位器，该电平移位器将模拟信号从高压域移至低压域。信号来自高压域，并通过电平移位器传递到低压域。源线提供模拟信号，该模拟信号可以有选择地切换到感测放大器电路中。感测放大器处于低压域，并生成用于表示感测到的模拟信号的数字输出。

【技术实现步骤摘要】
基于电平移位感测电路的低电压低功率感应
概括而言，描述涉及感测放大器，并且更具体的描述涉及对要感测的信号的电平移位版本进行感测的感测放大器。
技术介绍
感测放大器接收信号并生成感测信号的数字表示。感测放大器消耗的电量在很大程度上取决于要感测的信号的电压域。源信号的电压越高，能耗越高。传统的感测电路被设计用于差分感测，这提高了输出精度。然而，差分感测具有相对高的能耗。附图说明以下描述包括对附图的讨论，这些附图具有通过实施方式的示例给出的图示。应该通过示例而非限制的方式来理解附图。如本文所使用的，对一个或多个示例的引用应被理解为描述了被包括在本专利技术的至少一个实施方式中的特定特征、结构或特性。本文中出现的诸如“在一个示例中”或“在替代示例中”之类的短语提供了本专利技术的实施方式的示例，并且不一定全部指代同一实施方式。然而，它们也不一定相互排斥。图1是用电压电平移位器执行感测的系统的示例的示意图。图2是感测电平移位信号的感测放大器的示例的示意图。图3A是用电压电平移位器执行对存储器单元的感测的系统的示例的示意图。图3B是用电压电平移位器执行对外部信号的感测的系统的示例的示意图。图4是用于感测电平移位信号的感测电路的模拟波形的示例的图示。图5A是用于用电平移位器感测置位存储器单元的模拟波形的示例的图示。图5B是用于用电平移位器感测复位存储器单元的模拟波形的示例的图示。图6是具有感测放大器的存储器设备的示例的框图，该感测放大器具有在低压域中感测的电平移位器。图7是用于感测低压域中的来自高低压域的信号的过程的示例的流程图。图8是其中可实现电平移位感测电路的存储器子系统的示例的框图。图9是其中可以实现电平移位感测电路的计算系统的示例的框图。图10是其中可以实现电平移位感测电路的移动设备的示例的框图。接下来将是对某些细节和实施方式的描述，包括附图的非限制性描述，其可以描绘一些或所有示例，以及其他潜在的实施方式。具体实施方式如本文所述，用于感测模拟信号的感测电路包括电平移位器，该电平移位器将模拟信号从高压域移位到低压域。信号源自高压域，并通过电平移位器传递到低压域。高压域可以来自例如非易失性存储器或耦合到源线的I/O(输入/输出)引脚。源线提供模拟信号，可以有选择地将该模拟信号切换到感测放大器电路中。感测放大器在低压域中，并生成数字输出以表示感测到的模拟信号。电平移位将高电压(HV)模拟信号转换为低电压(LV)模拟信号。尽管参考了HV信号或HV域以及LV信号或LV域，但是将理解，感测可以基于电流而不是电压。在整个描述中对参考高电压和低电压进行参考，这将被理解为非限制性示例。将理解，可以将类似的电路设计为感测电流而不是电压，并且可以在这种实施方式中应用对电流进行电平移位的类似原理。电平移位可以将电压(或电流)从较高域减小到较低域。例如，感测高电压信号可以包括将源信号从HV域电平移位到LV域并且在LV域中执行感测操作。当感测操作完全在LV域中执行时，系统不需要任何高压电平移位器或高压驱动器。消除HV驱动器和HV电平移位器可以显著降低能耗。将理解的是，当感测操作在LV域中发生时，控制信号和系统以及感测电路都可以是低电压。在一个示例中，经由电容耦合将HV模拟感测信号转换为LV模拟感测信号来实现电平移位。图1是用电压电平移位器执行感测的系统的示例的示意图。系统100包括HV域102(阴影区域)和LV域104。在基于电流而非电压的实施方式中，域可以是高电流域和低电流域。电容器140将两个域分开。因此，可以说LV域104电容地耦合至HV域102，并且因此感测放大器160电容地耦合至源信号110。信号112代表源信号110的电平移位版本。在一个示例中，HV域102包括耦合到源信号110的接触点。接触点A表示到源线的接触点，可以将其向下电平移位以进行感测。替代地，电容器140可以耦合到接触点B以将源信号向下电平移位以进行感测。在一个示例中，HV域102包括：耦合到地的电流镜或电流源130和耦合在电流源130和源信号110之间的源极跟随器晶体管或访问晶体管120。电容器140的一侧在电流源130和访问晶体管120之间的连接处耦合到在访问晶体管120的漏极处的点A处或在访问晶体管120的源极处的点B处。电容器140的一侧是HV侧，在系统100中称为侧142。在一个示例中，LV域104包括感测预充电晶体管150，其耦合在VSS与电容器140的低压侧之间，在系统100中被称为LV侧144。连接至预充电晶体管150的漏极和电容器140的侧144的节点耦合到感测使能(sense_en)开关162。感测使能开关162使系统100能够选择性地将感测放大器160耦合到要感测的源信号。出于系统100的目的，电容器140的侧142可以被认为是电容器的底板，而侧144可以被认为是电容器140的顶板。这样的取向可以用来描述本文的操作，但是应该理解，电容器140仅仅是在其端子或触点上保持电荷电位的器件。电容器140的一侧具有高于另一侧的能量势。一些描述更偏向于这样的电容器取向：其中，顶板面向较高电位，而底板面向较低电位。除非电容器是电解的，否则取向不会影响本文所述的操作。在一个示例中，电容器140通过高压晶体管来实现。电容器140是串联电容器，其缓冲HV域102和LV域102之间的电荷。在一个示例中，电容器140提供电容器倍增器分压器效果。例如，如果信号112的电平移位版本对于“1”位将为大约300mV，则对于信号112，通过电容器140的实际输出可以为大约270mV。对于零位，信号112的输出将为大约是Vss。LV域104还包括感测参考(REF)发生器170，以生成参考信号以实现感测放大器160的感测。在一个示例中，发生器170经由参考使能(REF_en)开关172选择性地耦合至感测放大器160。感测放大器160使用来自发生器170的参考电压来确定源信号110是一还是零。将理解，发生器170也可以完全在LV域104内，从而允许参考信号的生成中的较低能量的分量，其中，参考信号也是低压域信号。在一个示例中，发生器170包括修整发生器，以生成修整值以调整参考信号的偏移。在一个示例中，修整发生器将参考信号居中于模拟信号112的平均值上。这种操作可以通过配置或初始化过程发生，其中，将已知值提供给感测放大器160，并且尝试各种修整以实现来自感测放大器160的期望的响应。将理解的是，HV域102的组件是高压器件。高压器件被设计为承受器件上的较高电压电位，而不导致器件的击穿(breakdown)。例如，任何基于CMOS(互补金属氧化物半导体)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)技术的器件都将具有厚的栅极氧化物。将理解的是，“厚”是相对术语，但是通常厚的栅极器件与非厚的栅极器件相比具有较厚的栅极电介质层。通常，较厚的栅极氧化物或栅极电介质将允许器件上具有较高电压电位，而不引起电气路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于感测信号的装置，包括：/n源线，其用于提供模拟信号；/n电平移位器，其用于将所述模拟信号从高压域移至低压域；以及/n所述低压域中的感测放大器，其用于感测所述低压域中的所述模拟信号，并且生成用于表示所述模拟信号的数字输出。/n

【技术特征摘要】
20190927 US 16/586,6511.一种用于感测信号的装置，包括：
源线，其用于提供模拟信号；
电平移位器，其用于将所述模拟信号从高压域移至低压域；以及
所述低压域中的感测放大器，其用于感测所述低压域中的所述模拟信号，并且生成用于表示所述模拟信号的数字输出。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，用于控制所述感测放大器的操作的控制信号包括所述低压域中的信号。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中，所述低压域中的所述模拟信号具有低于所述数字输出的摆幅的电压。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括：
感测放大器开关，其用于选择性地将所述感测放大器耦合到所述电平移位器的输出；以及
预充电开关，其用于使所述电平移位器的输出放电，并且然后在所述感测放大器开关选择性地将所述感测放大器耦合到所述电平移位器的输出之前使所述电平移位器的输出浮置。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，还包括：
所述低压域中的参考信号发生器，其用于将用于所述低压域的参考信号提供给所述感测放大器。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述参考信号发生器包括修整发生器，所述修整发生器用于生成修整值，以将所述参考信号居中于所述模拟信号的平均值上。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述电平移位器包括电容器。


8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述电容器包括高压晶体管。


9.一种用于感测存储器单元的系统，包括：
非易失性存储器单元；以及
感测电路，其用于感测所述非易失性存储器单元，包括：
源线，其用于提供来自所述非易失性存储器单元的模拟信号；
电平移位器，其用于将所述模拟信号从高压域移至低压域；以及
所述低压域中的感测放大器，其用于感测所述低压域中的所述模拟信号，并且生成用于表示所述模拟信号的数字输出。


10.根据权利要求9所述的系统，其中，用于控制所述感测放大器的操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·B·伊斯兰，J·B·帕特尔，B·斯里尼瓦桑，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US