一種電源電壓自動調(diào)整裝置及方法
【專利摘要】一種電源電壓自動調(diào)整裝置，應(yīng)用于揮發(fā)性存儲器，該揮發(fā)性存儲器包括供電電源，檢測電路和電壓調(diào)整電路；其中，檢測電路，用于檢測揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，并將工作狀況信息編譯成數(shù)字校調(diào)信息；電壓調(diào)整電路，用于將數(shù)字校調(diào)信息譯碼生成譯碼信息，并根據(jù)揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓、參照電壓和譯碼信息生成對應(yīng)的控制信息，調(diào)整所述電源輸出電壓，使所述電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍。通過利用檢測電路檢測揮發(fā)性存儲器芯片中的工作狀況信息，傳輸至電壓調(diào)整電路，由電壓調(diào)整電路對電壓進行相應(yīng)的動態(tài)調(diào)整，使揮發(fā)性存儲器電源的輸出電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。
【專利說明】一種電源電壓自動調(diào)整裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子信息領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體業(yè)界，一般將半導(dǎo)體存儲器劃分為兩類:一類為揮發(fā)性存儲器，另一類為非揮發(fā)性存儲器。揮發(fā)性存儲器使用有源器件，存儲的信息掉電后會消失；但它可以同時提供讀、寫功能和較短的讀、寫時間。靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)和動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)都屬于揮發(fā)性存儲器，只是兩者的存儲原理有所不同。
[0003]圖1為一個典型的揮發(fā)性存儲器電路組成結(jié)構(gòu)。其中主要包括存儲陣列(CellArray) 110,行譯碼電路(X decoder) 120、列譯碼電路(Y decoder) 130,時鐘驅(qū)動與控制模塊(Clock-driver And Control) 140,靈敏放大器和輸入輸出緩沖器(SA&IO Buffer) 150,供電電源(Power Supply) 160 等。
[0004]典型的揮發(fā)性存儲器，由于存在工藝偏差等影響，即使同樣的電路設(shè)計也會在性能等方面有些許差異。例如，靠近晶圓內(nèi)部的芯片的性能指標和靠近晶圓邊緣的是有區(qū)別的。另外，在揮發(fā)性存儲器的使用過程中，由于發(fā)熱等原因?qū)е滦阅馨l(fā)生改變，對于其供電模塊來說，這種偏差會影響供電電壓的精確性。如果偏差過大，還會進一步影響到被供電電路的功能，產(chǎn)生不可預(yù)料的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種電源電壓自動調(diào)整裝置及方法，應(yīng)用于揮發(fā)性存儲器，根據(jù)揮發(fā)性存儲器的工作狀況信息調(diào)整電源輸出電壓，使其更穩(wěn)定，技術(shù)方案如下:
[0006]一種電源電壓自動調(diào)整裝置，應(yīng)用于揮發(fā)性存儲器，所述揮發(fā)性存儲器至少包括供電電源,包括檢測電路和電壓調(diào)整電路；
[0007]所述檢測電路，用于檢測揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，并將所述工作狀況信息編譯成數(shù)字校調(diào)信息；
[0008]所述電壓調(diào)整電路，用于將所述數(shù)字校調(diào)信息譯碼生成譯碼信息，并根據(jù)揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓、參照電壓和所述譯碼信息生成對應(yīng)的控制信息，調(diào)整所述電源輸出電壓，使所述電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍。
[0009]優(yōu)選的，所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況包括所述揮發(fā)性存儲器芯片的工藝角和所述揮發(fā)性存儲器芯片所在環(huán)境的溫度信息。
[0010]優(yōu)選的，所述檢測電路包括:第一電流源、第二電流源、電壓-電流轉(zhuǎn)換器、電流比較器、鎖存器組、校調(diào)信息譯碼器、以及位于所述揮發(fā)性存儲器芯片上的第一 PMOS管和第一 NMOS管，其中:
[0011 ] 所述第一電流源和所述第二電流源用于為所述第一 PMOS管和第一 NMOS管提供電倉泛;[0012]所述第一 PMOS管用于輸出實時反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的第一電壓;
[0013]所述第一 NMOS管用于輸出實時反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的第二電流；
[0014]所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述第一電壓為用于同第二電流進行比較的第一電流；
[0015]所述電流比較器用于比較所述第一電流和所述第二電流，以得到反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的比較結(jié)果；
[0016]所述鎖存器組用于根據(jù)所述電流比較器的比較結(jié)果生成校調(diào)信息；
[0017]所述校調(diào)信息譯碼器用于將所述校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息。
[0018]優(yōu)選的，所述第一電流源與所述第一 PMOS管的源極相連，所述第一 PMOS管的柵極和漏極連接接地端，所述第一 PMOS管源極的電壓作為第一電壓；
[0019]所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述第一 PMOS管的源極相連，用于將所述第一電壓轉(zhuǎn)換為第一電流；
[0020]所述第二電流源與所述第一 NMOS管的漏極相連，所述第一 NMOS管的源極連接接地端，所述第一 NMOS管漏極和柵極相連，所述第一 NMOS管漏極的電流作為第二電流；
[0021]所述電流比較器的第一輸入端與所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，用于將所述第一電流進行比例鏡像，得到n個第一鏡像電流；所述電流比較器的第二輸入端與所述第一 NMOS管的柵極相連，用于將所述第二電流進行比例鏡像，得到n個第二鏡像電流；所述電流比較器對所述n個第一鏡像電流與所述n個第二鏡像電流對應(yīng)進行比較得到n個比較結(jié)果，并輸出至對應(yīng)的輸出立而;
[0022]所述鎖存器組的n個輸入端與所述電流比較器的n個輸出端對應(yīng)相連，生成對應(yīng)所述電流比較器n個比較結(jié)果的校調(diào)信息；
[0023]所述校調(diào)信息譯碼器的輸入端與所述鎖存器組的輸出端相連，將所述校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息。
[0024]優(yōu)選的，所述第一電流源和所述第二電流源的電流值相等。
[0025]優(yōu)選的，第一 PMOS管和第一 NMOS管具有相同的寬長比。
[0026]優(yōu)選的，所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器包括:第二 PMOS管、第二 NMOS管，其中:
[0027]所述第二 NMOS管的柵極是所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸入端，源極連接接地端，漏極與所述第二 PMOS管的柵極相連；
[0028]所述第二 PMOS管的源極連接電源，柵極和漏極相連，且所述柵極是所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸出端。
[0029]優(yōu)選的，所述電流比較器包括:n個PMOS管、n個NMOS管，且n為大于2的整數(shù)，其中:
[0030]所述n個PMOS管的源極均連接電源，n個柵極相連作為所述電流比較器的第一輸入端，用于將輸入的電流進行比例鏡像得到n個第一鏡像電流；
[0031]所述n個NMOS管的源極均連接接地端，n個柵極相連作為所述電流比較器的第二輸入端，用于將輸入的電壓進行比例鏡像得到n個第二鏡像電流；
[0032]所述n個PMOS管的漏極分別與所述n個NMOS管的漏極相連作為所述電流比較器的n個輸出端；所述電流比較器用于將所述n個第一鏡像電流和所述n個第二鏡像電流對應(yīng)進行比較，并將得到的n個比較結(jié)果輸出至所述電流比較器對應(yīng)的輸出端。
[0033]優(yōu)選的，所述電壓調(diào)整電路包括第一比較器，第二比較器，控制電路和正電壓穩(wěn)壓電荷泵，其中，
[0034]所述第一比較器的第一輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸入端，第二輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸出端，輸出端連接所述控制電路的第一輸入端，用于比較電源輸入電壓與電源輸出電壓，產(chǎn)生第一結(jié)果信息；
[0035]所述第二比較器的第一輸入端輸入有揮發(fā)性存儲器的參照電壓，第二輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸出端，輸出端連接所述控制電路的第二輸入端，用于比較所述參照電壓與所述電源輸出電壓，產(chǎn)生第二結(jié)果信息；
[0036]所述控制電路的第三輸入端連接所述檢測電路的輸出端，輸出端連接所述正電壓穩(wěn)壓電荷泵的信號輸入端，所述控制電路對所述校調(diào)信息譯碼生成譯碼信息，并根據(jù)所述譯碼信息、所述第一結(jié)果信息和所述第二結(jié)果信息生成控制信息，將控制信息傳輸至正電壓穩(wěn)壓電荷泵，其中，所述譯碼信息用于調(diào)整所述控制信息的脈寬和頻率；
[0037]所述正電壓穩(wěn)壓電荷泵的電源輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸入端，輸出端為電源輸出端，所述正電壓穩(wěn)壓電荷泵根據(jù)所述控制信息，調(diào)整所述電源輸出電壓值至額定輸出電壓范圍。
[0038]優(yōu)選的，所述電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍是指電源輸出電壓值保持在額定電壓值附近且浮動范圍不超過額定電壓值的10%。
[0039]一種揮發(fā)性存儲器，其特征在于，包括:所述的揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整裝置、存儲陣列、行譯碼電路、列譯碼電路，時鐘驅(qū)動與控制模塊，靈敏放大器，輸入輸出緩沖器，供電電源；其中，所述電源電壓自動調(diào)整裝置與供電電源相連，用于調(diào)整供電電源的輸出電壓至額定輸出電壓范圍。
[0040]一種揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整方法，包括步驟:
[0041]獲取揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息；
[0042]依據(jù)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字校調(diào)信息；
[0043]依據(jù)所述數(shù)字校調(diào)信息，以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍。
[0044]優(yōu)選的，所述依據(jù)所述數(shù)字校調(diào)信息，以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍，包括:
[0045]將所述數(shù)字校調(diào)信息進行譯碼生成對應(yīng)的譯碼信息；
[0046]依據(jù)所述譯碼信息，以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍
[0047]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0048]本發(fā)明提供的揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整裝置及方法，通過對揮發(fā)性存儲器芯片供電電源增加檢測電路和電壓調(diào)整電路，利用檢測電路檢測揮發(fā)性存儲器芯片中的工作狀況信息，并傳輸至電壓調(diào)整電路，由電壓調(diào)整電路對電壓進行相應(yīng)的動態(tài)調(diào)整，從而使得揮發(fā)性存儲器電源的輸出電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0049]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0050]圖1為典型的揮發(fā)性存儲器電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖2為本發(fā)明實施例中揮發(fā)性存儲器電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖3為本發(fā)明實施例中的檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖4為本發(fā)明實施例中供電電源及電壓調(diào)整電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖5為本發(fā)明實施例中揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整裝置的電源電壓自動調(diào)整方法揮發(fā)性存儲器電路的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0055]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本申請保護的范圍。
[0056]實施例一
[0057]正如【背景技術(shù)】所述，揮發(fā)性存儲器的供電模塊供電電壓容易產(chǎn)生偏差。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，這種缺陷可以通過對揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況的檢測做出對應(yīng)的調(diào)整。本實施例提供了一種電源電壓自動調(diào)整裝置，應(yīng)用于揮發(fā)性存儲器，圖2為本實施例中揮發(fā)性存儲器電路組成結(jié)構(gòu)，由圖可知，與傳統(tǒng)方案相比，本發(fā)明提供的存儲器電路架構(gòu)，增加了由檢測電路300及電壓調(diào)整電路400兩部分組成的電源電壓自動調(diào)整裝置，并與揮發(fā)性存儲器電路放置于同一芯片中。
[0058]檢測電路300，用于檢測揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，并將所述工作狀況信息編譯成數(shù)字校調(diào)信息。
[0059]其中，本實施例中工作狀態(tài)信息包括揮發(fā)性存儲器芯片的工藝角和揮發(fā)性存儲器芯片所在環(huán)境的溫度信息。
[0060]檢測電路將所述揮發(fā)性存儲器芯片的工藝角和溫度信息編碼，形成對應(yīng)于揮發(fā)性存儲器芯片的工藝角和溫度的數(shù)字校調(diào)信息。校調(diào)信息與工藝角、溫度對應(yīng)關(guān)系的建立，是通過設(shè)計合理的PMOS管Pl-Pn和NMOS管Nl-Nn的寬長比，使得在不同的工藝角和環(huán)境溫度下的校調(diào)信息不同。
[0061]電壓調(diào)整電路400，用于將所述數(shù)字校調(diào)信息譯碼生成譯碼信息，并根據(jù)揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓、參照電壓和所述譯碼信息生成對應(yīng)的控制信息，調(diào)整所述電源輸出電壓，使所述電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍。
[0062]具體的，電壓調(diào)整電路通過對比電源輸入電壓、電源輸出電壓得到第一結(jié)果信息，對比電源輸出電壓、參照電壓得到第二結(jié)果信息，結(jié)合對數(shù)字校調(diào)信息譯碼生成的譯碼信息，對電源輸出電壓進行調(diào)整，使所述電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍。
[0063]本實施例提供的揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整裝置及方法，通過在現(xiàn)有的揮發(fā)性存儲器電路上增加檢測電路以及電壓調(diào)整電路，對揮發(fā)性存儲器芯片電壓進行持續(xù)的調(diào)整，從而使得揮發(fā)性存儲器電源的輸出電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0064]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0065]實施例二
[0066]本實施例提供的電源電壓自動調(diào)整裝置與實施例一不同的是，將實施例一中的檢測電路300的電路組成進行詳細的闡述。針對現(xiàn)有技術(shù)中揮發(fā)性存儲器的供電模塊供電電壓容易產(chǎn)生偏差，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，造成這種缺陷的原因具體為，揮發(fā)性存儲器芯片存在工藝偏差及芯片使用過程中發(fā)熱影響了芯片中器件的性能。具體的，本實施例中揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況包括揮發(fā)性存儲器芯片的工藝角或揮發(fā)性存儲器芯片所在環(huán)境的溫度信息。
[0067]其中，檢測電路包括:第一電流源、第二電流源、電壓-電流轉(zhuǎn)換器、電流比較器、鎖存器組、校調(diào)信息譯碼器、以及位于揮發(fā)性存儲器芯片上的第一 PMOS管和第一 NMOS管。
[0068]具體的，第一電流源和所述第二電流源用于為所述檢測電路提供電能；第一 PMOS管用于輸出實時反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的第一電壓；第一 NMOS管用于輸出實時反應(yīng)揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的第二電流；電壓-電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述第一電壓為用于同第二電流進行比較的第一電流；電流比較器用于比較第一電流和第二電流，以得到反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的比較結(jié)果；鎖存器組用于根據(jù)所述電流比較器的比較結(jié)果生成校調(diào)信息；校調(diào)信息譯碼器用于將所述校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息。
[0069]其中，當?shù)谝?PMOS管和第一 NMOS管具有相同的寬長比時，第一電流源Itl和第二電流源112具有相同的電流值。當?shù)谝?PMOS管和第一 NMOS管的寬長比不同時，第一電流源Itl和第二電流源It2的電流值比也不同，應(yīng)根據(jù)對應(yīng)的比例關(guān)系進行計算。具體的，假如第一 PMOS管的寬長比為Hp，第一 NMOS管的寬長比為Hn，第一電流源Itl和第二電流源It2的電流值比為m,則m=Hp/Hn。
[0070]在最優(yōu)實施例中，為保證第一 PMOS管和第一 NMOS管能夠更精確的反應(yīng)出揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，所述第一 PMOS管和第一 NMOS管具有相同的寬長比，第一電流源Itl和第二電流源It2具有相同的電流值。
[0071]通過上述檢測過程，得到帶有揮發(fā)性存儲器芯片工作狀況信息的數(shù)字校調(diào)信息。
[0072]下面給出一個具體的電路，以詳細說明所述檢測電路的結(jié)構(gòu)。參見圖3，示出了本申請的檢測電路的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0073]檢測電路包括:具有相同電流值的第一電流源Itl和第二電流源It2、具有相同的寬長比的第一 PMOS管Pt和第一 NMOS管Nt、電壓-電流轉(zhuǎn)換器301、電流比較器302、鎖存器組303、校調(diào)信息譯碼器304，其中:
[0074]第一電流源Itl與第一 PMOS管Pt的源極相連，第一 PMOS管Pt的柵極和漏極連接接地端，在第一 PMOS管的柵極得到第一電壓Vgspt。[0075]第二電流源It2與第一 NMOS管Nt的漏極相連，第一 NMOS管Nt的源極接地，第一NMOS管Nt漏極和柵極相連，第一 NMOS管漏極的電流作為第二電流InO。
[0076]電壓-電流轉(zhuǎn)換器301的輸入端與第一 PMOS管Pt的源極相連，輸出端連接電流比較器的第一輸入端。
[0077]具體的，電壓-電流轉(zhuǎn)換器301包括:第二 PMOS管PO、第二 NMOS管NO，其中:
[0078]所述第二 NMOS管NO的柵極是電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸入端，源極連接接地端，漏極與第二 PMOS管PO的漏極相連。
[0079]所述第二 PMOS管PO的源極接電源，柵極連接漏極，且柵極是電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸出端。該電壓-電流轉(zhuǎn)換器用于將第一電壓Vgspt轉(zhuǎn)換為第一電流IpO。 [0080]電流比較器302的第一輸入端與電壓-電流轉(zhuǎn)換器301的輸出端相連，用于將所述第一電流IpO進行比例鏡像，得到n個第一鏡像電流Ipl、Ip2…Ipn，其中n為大于2的正整數(shù)。
[0081]電流比較器302的第二輸入端與第一 NMOS管的柵極相連，將第二電流InO進行比例鏡像，得到n個第二鏡像電流In1、In2…Inn，其中n為大于2的正整數(shù)。
[0082]電流比較器302對n個第一鏡像電流Ipl、Ip2?" Ipn和n個第二鏡像電流InUIn2…Inn經(jīng)過對應(yīng)的比較得到n個比較結(jié)果，并將比較結(jié)果輸出至所述電流比較器的對應(yīng)的輸出端。
[0083]具體的，Ipl與Inl比較，Ip2與In2比較，依次類推，Ipn與Inn進行比較，得到n個比較結(jié)果。
[0084]具體的，電流比較器包括:n個PMOS管(Pl、P2…Pn)、n個NMOS管(N1、N2…Nn)，n為大于2的整數(shù)，其中:
[0085]n個PMOS管的源極接電源，柵極作為所述電流比較器的第一輸入端，其中，n個PMOS管分別與第二 PMOS管PO構(gòu)成電流鏡像電路，即n個PMOS管中的電流(Ipl、Ip2-1pn)分別與第二 PMOS管PO中的電流IpO成比例關(guān)系，也即Ipl=Kl*IpO，Ip2=K2*Ip0...1pn=Kn*IpO。其中比例系數(shù)Kl由Pl和PO的寬長比共同決定，同理K2由P2和PO的寬長比共同決定，Kn由Pn和PO的寬長比共同決定。
[0086]n個NMOS管的源極接地端，柵極作為所述電流比較器的第二輸入端，其中，n個NMOS管分別與第一 NMOS管Nt構(gòu)成電流鏡像電路，即n個NMOS管中的電流(In1、In2…Inn)分別與第一 NMOS管Nt中的電流InO成比例關(guān)系，即Inl=Ml*InO, In2=M2*InO…Inn=Mn*InO。其中比例系數(shù)Ml由NI和Nt的寬長比共同決定，同理M2由N2和Nt的寬長比共同決定，Mn由Nn和Nt的寬長比共同決定。
[0087]n個PMOS管的漏極與n個NMOS管的漏極相連，作為電流比較器的輸出端。
[0088]n個PMOS管中的電流分別與n個NMOS管中的電流對應(yīng)比較，得到的比較結(jié)果從對應(yīng)的輸出端輸出。
[0089]具體的，Ipl與Inl比較，得到的比較結(jié)果Cl從第一輸出端(Pl和NI的漏極)輸出，Ip2與In2比較，得到的比較結(jié)果C2從第二輸出端(P2和N2的漏極)輸出，依次類推，Ipn與Inn比較,得到的比較結(jié)果Cn從第n個輸出端(Pn和Nn的漏極)輸出。
[0090]由于第一 PMOS管Pt和第一 NMOS管Nt具有相同的寬長比，且第一電流源Itl和第二電流源It2具有相同電流值It，第一 PMOS管Pt和第一 NMOS管Nt在正常運行情況下具有相同的閥值電壓值Vgs，當揮發(fā)性存儲器芯片上的工藝角或溫度出現(xiàn)變化時，位于揮發(fā)性存儲器芯片上的第一 PMOS管Pt和第一 NMOS管Nt閥值電壓值Vgs會隨之發(fā)生變化，使得第一電壓Vgspt和第二電流InO均變化，進而使得電流比較器302中得到的鏡像電流及比較結(jié)果發(fā)生變化。
[0091]例如:假設(shè)狀態(tài)檢測電路中n的值為4。
[0092]A、工藝角為正常的壓控振蕩器所在環(huán)境溫度初始為常溫(25攝氏度)，此時，狀態(tài)檢測電路中Ipl〈Inl、Ip2〈In2、Ip3>In3、Ip4>In4，則C1、C2、C3、C4輸出為低電平、低電平、高電平、高電平，數(shù)字校調(diào)信息即為0011。當所述壓控振蕩器所在環(huán)境溫度升高時(假設(shè)溫度為125攝氏度)，第一 PMOS管Pt與第一 NMOS管Nt性能均變化，且變化幅度不同，假設(shè)Pt與 Nt 性能變化后，狀態(tài)檢測電路中 IpKInU Ip2〈In2、Ip3〈In3、Ip4〈In4，則 C1、C2、C3、C4輸出全為“低電平”，該數(shù)字校調(diào)信息即為0000，也就是說，數(shù)字校調(diào)信息從0011變?yōu)?000。
[0093]B、環(huán)境溫度為常溫時(25攝氏度)，取第一壓控振蕩器與第二壓控振蕩器，其中，第一壓控振蕩器的工藝角為PMOS normalsNMOS normal,此時,第一壓控振蕩器中第一狀態(tài)檢測電路內(nèi) IpKInU Ip2〈In2、Ip3>In3、Ip4>In4，則 Cl、C2、C3、C4 輸出為低電平、低電平、高電平、高電平，第一數(shù)字校調(diào)信息即為0011 ;第二壓控振蕩器的工藝角為PMOS normal、NMOSslow，由于工藝角NMOS工藝角為slow，Nt的閾值電壓較高，此時，第二壓控振蕩器中第二狀態(tài)檢測電路內(nèi)Ipl〈Inl、Ip2〈In2、Ip3〈In3、Ip4〈In4，則Cl、C2、C3、C4輸出全為低電平，數(shù)字校調(diào)信息即為0000。
[0094]鎖存器組303的輸入端與電流比較器302的輸出端相連，用于根據(jù)電流比較器的電流比較結(jié)果生成n位寬的校調(diào)信息，校調(diào)信息譯碼器304的輸入端與鎖存器組303的輸出端相連，用于將校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息。
[0095]具體的，將電流比較器產(chǎn)生的比較結(jié)果Cl-Cn輸入到鎖存器組中鎖存，即得到n位的校調(diào)信息，其中，n為大于2的整數(shù)，n越大，校調(diào)的精度越高，校調(diào)信息譯碼器將校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息bl-bn，其中，校調(diào)信息Cl-Cn若低于0.1倍的電源電平則為邏輯數(shù)字“0”，若高于0.9倍的電源電平則為邏輯數(shù)字“ I ”。
[0096]由于檢測電路可以檢測揮發(fā)性存儲器芯片中的工作狀況信息，并生成數(shù)字校調(diào)信息，輸出到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)化為動態(tài)調(diào)整電壓，調(diào)整線性穩(wěn)壓電源的差分運算放大器的性能參數(shù)，控制線性穩(wěn)壓電源的輸出電壓更加穩(wěn)定。
[0097]實施例三
[0098]本實施例提供的電源電壓自動調(diào)整裝置與上述兩個實施例不同的是，本實施例將對實施例一中的供電電源160及電壓調(diào)整電路400的電路組成進行詳細的闡述，如圖4所示，為本發(fā)明實施例中電壓調(diào)整電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0099]由圖可知，電壓調(diào)整電路包括第一比較器U1、第二比較器U2、控制電路403，供電電源160為正電壓穩(wěn)壓電荷泵。
[0100]第一比較器Ul的第一輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸入端，第二輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸出端，輸出端連接至控制電路403的第一輸入端。
[0101]所述第一比較器Ul用于比較電源輸入電壓Vin與電源輸出電壓Vout，產(chǎn)生第一結(jié)果信息傳輸至控制電路403。
[0102]具體的，所述第一比較器Ul可以通過運算放大器實現(xiàn)，其同相輸入端為所述第一輸入端，反相輸入端為所述第二輸入端。
[0103]第二比較器U2的第一輸入端連接揮發(fā)性存儲器的參照電壓輸入端，第二輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸出端，輸出端連接至所述控制電路的第二輸入端。
[0104]所述第二比較器U2用于比較參照電壓Vref與輸出電壓Vout，產(chǎn)生結(jié)果信息輸入至所述控制電路403。
[0105]具體的，所述第二比較器U2可以通過運算放大器實現(xiàn)，其同相輸入端為所述第一輸入端，反相輸入端為所述第二輸入端。
[0106]控制電路403的第三輸入端連接檢測電路輸出端，輸出端連接正電壓穩(wěn)壓電荷泵404的信號輸入端?？刂齐娐穼z測電路生成的校調(diào)信息譯碼生成譯碼信息，并根據(jù)譯碼信息、第一比較器Ul的結(jié)果信息和第二比較器U2的結(jié)果信息生成控制信息，并將控制信息傳輸至正電壓穩(wěn)壓電荷泵404。
[0107]其中，控制信息為包含四路信號的脈沖信號，所述譯碼信息用于調(diào)整脈沖信號的脈寬和頻率。例如，在檢測電路檢測到高溫時產(chǎn)生相應(yīng)的譯碼信息，控制電路依據(jù)該譯碼信息對應(yīng)的操作為:提高控制信息中脈沖信號的頻率以抵消SW1-4在高溫時驅(qū)動能力下降帶來的關(guān)斷時間過長、效率降低等影響。
[0108]正電壓穩(wěn)壓電荷泵404的電源輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源，輸出端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸出端。正電壓穩(wěn)壓電荷泵根據(jù)控制信息，控制電荷傳輸至所述電源輸出端，調(diào)整所述電源輸出電壓值至額定輸出電壓范圍。
[0109]具體的，正電壓穩(wěn)壓電荷泵包括4個MOS管和電容Cfly，4個MOS管如同4個可控的開關(guān)，如圖5所示，分別對應(yīng)連接電源、電容Cfly和輸出端，正電壓穩(wěn)壓電荷泵接收到的控制信息包含四路信號，分別用于控制4個MOS管導(dǎo)通/斷開狀態(tài)，使電容Cfly充/放電，并將電荷傳輸至所述外接輸出端，調(diào)整所述輸出電壓值至額定電壓范圍。
[0110]其中，具體的，電壓調(diào)整電路的控制過程如下:
[0111]從圖4可以看出，第一比較器Ul比較電路的電源輸入電壓Vin與輸出電壓Vout，當外接輸入電壓Vin高時，為降壓工作模式；當外接輸入電壓Vin低時，為升壓工作模式。
[0112]在降壓模式，正輸入節(jié)點的電壓比負輸入節(jié)點要高，開關(guān)SWl常閉合，開關(guān)SW2常開。當該電壓調(diào)整電路正常工作并達到穩(wěn)態(tài)條件時，其工作分成三個階段。在第一階段，通過在控制信息1/2振蕩周期內(nèi)閉合開關(guān)SW3，電荷從輸入源轉(zhuǎn)移到Cfly。一旦第一階段結(jié)束，所有開關(guān)打開并進入第二階段(空閑階段)，第二比較器U2比較參考電壓Vref和輸出電壓Vout。如果Vout低于穩(wěn)壓點，則器件轉(zhuǎn)換到第三階段。在第三階段，通過閉合開關(guān)SW4將Cfly上的電荷轉(zhuǎn)移到輸出電容Cout和負載Rload。此時，如果達到穩(wěn)壓，則器件轉(zhuǎn)換回空閑階段。如果在控制信息1/2振蕩周期的電荷轉(zhuǎn)移過程中，Cfly需要更多的電荷，則電荷泵返回第一階段。
[0113]在升壓模式，正輸入節(jié)點的電壓比負輸入節(jié)點要低，當該電壓調(diào)整電路正常工作并達到穩(wěn)態(tài)條件時，其工作分成四個階段。在第一階段，通過在控制信息1/2振蕩周期內(nèi)閉合開關(guān)SW3和SWl，電荷從輸入源轉(zhuǎn)移到Cfly。一旦第一階段結(jié)束，所有開關(guān)打開并進入第二階段(空閑階段)，第二比較器U2比較參考電壓Vref和輸出電壓Vout。如果Vout低于穩(wěn)壓點，則器件轉(zhuǎn)換到第三階段。在第三階段，通過斷開SWl與SW3，同時閉合開關(guān)SW2，將Cfly上的電平值抬高至Vin電平值的2倍；第四階段SW3斷開同時SW4閉合，Cfly上的電荷轉(zhuǎn)移到輸出電容Cout和負載Rload。如果達到穩(wěn)壓，則器件轉(zhuǎn)換回空閑階段。如果在控制信息1/2振蕩周期的電荷轉(zhuǎn)移過程中，Cfly需要更多的電荷，則電荷泵返回第一階段。如此即完成升壓操作。
[0114]需要說明的是，電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍是指電源輸出電壓值保持在額定電壓值附近且浮動范圍不超過額定電壓值的10%
[0115]實施例四
[0116]本實施例是包括上述電源電壓自動調(diào)整裝置的揮發(fā)性存儲器，包括:電源電壓自動調(diào)整裝置、存儲陣列、行譯碼電路、列譯碼電路，時鐘驅(qū)動與控制模塊，靈敏放大器，輸入輸出緩沖器，供電電源；其中，所述電源電壓自動調(diào)整裝置與供電電源相連，用于調(diào)整供電電源的輸出電壓至額定輸出電壓范圍。
[0117]實施例五
[0118]本實施例為對應(yīng)于上述揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整裝置的電源電壓自動調(diào)整方法，如圖5所示:
[0119]步驟SI，獲取揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息。
[0120]其中，工作狀況信息包括:所述揮發(fā)性存儲器芯片的工藝角和所述揮發(fā)性存儲器芯片所在環(huán)境的溫度信息。
[0121]步驟S2，依據(jù)揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字校調(diào)信息。
[0122]具體的，本步驟中將校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息，并將數(shù)字校調(diào)信息譯碼生成對應(yīng)校調(diào)信息的譯碼信息。
[0123]步驟S3，依據(jù)數(shù)字校調(diào)信息以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍。
[0124]具體的，將所述數(shù)字校調(diào)信息進行譯碼生成對應(yīng)的譯碼信息；依據(jù)所述譯碼信息，以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍
[0125]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電源電壓自動調(diào)整裝置，應(yīng)用于揮發(fā)性存儲器，所述揮發(fā)性存儲器至少包括供電電源，其特征在于，包括檢測電路和電壓調(diào)整電路；
所述檢測電路，用于檢測揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，并將所述工作狀況信息編譯成數(shù)字校調(diào)信息； 所述電壓調(diào)整電路，用于將所述數(shù)字校調(diào)信息譯碼生成譯碼信息，并根據(jù)揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓、參照電壓和所述譯碼信息生成對應(yīng)的控制信息，調(diào)整所述電源輸出電壓，使所述電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于，所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況包括所述揮發(fā)性存儲器芯片的工藝角和所述揮發(fā)性存儲器芯片所在環(huán)境的溫度信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于，所述檢測電路包括:第一電流源、第二電流源、電壓-電流轉(zhuǎn)換器、電流比較器、鎖存器組、校調(diào)信息譯碼器、以及位于所述揮發(fā)性存儲器芯片上的第一 PMOS管和第一 NMOS管，其中: 所述第一電流源和所述第二電流源用于為所述第一 PMOS管和第一 NMOS管提供電能； 所述第一 PMOS管用于輸出實時反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的第一電壓； 所述第一 NMOS管用于輸出實時反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的第二電流； 所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述第一電壓為用于同第二電流進行比較的第一電流；所述電流比較器用于比較所述第一電流和所述第二電流，以得到反應(yīng)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息的比較結(jié)果； 所述鎖存器組用于根據(jù)所述電流比較器的比較結(jié)果生成校調(diào)信息； 所述校調(diào)信息譯碼器用于將所述校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線性穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述第一電流源與所述第一PMOS管的源極相連，所述第一 PMOS管的柵極和漏極連接接地端，所述第一 PMOS管源極的電壓作為第一電壓； 所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述第一 PMOS管的源極相連，用于將所述第一電壓轉(zhuǎn)換為第一電流； 所述第二電流源與所述第一 NMOS管的漏極相連，所述第一 NMOS管的源極連接接地端，所述第一 NMOS管漏極和柵極相連，所述第一 NMOS管漏極的電流作為第二電流； 所述電流比較器的第一輸入端與所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，用于將所述第一電流進行比例鏡像，得到n個第一鏡像電流；所述電流比較器的第二輸入端與所述第一NMOS管的柵極相連，用于將所述第二電流進行比例鏡像，得到n個第二鏡像電流；所述電流比較器對所述n個第一鏡像電流與所述n個第二鏡像電流對應(yīng)進行比較得到n個比較結(jié)果，并輸出至對應(yīng)的輸出端； 所述鎖存器組的n個輸入端與所述電流比較器的n個輸出端對應(yīng)相連，生成對應(yīng)所述電流比較器n個比較結(jié)果的校調(diào)信息； 所述校調(diào)信息譯碼器的輸入端與所述鎖存器組的輸出端相連，將所述校調(diào)信息編譯為數(shù)字校調(diào)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于，所述第一電流源和所述第二電流源的電流值相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于，第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的寬長比。
7.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于: 所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器包括:第二 PMOS管、第二 NMOS管，其中: 所述第二 NMOS管的柵極是所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸入端，源極連接接地端，漏極與所述第二 PMOS管的柵極相連； 所述第二 PMOS管的源極連接電源，柵極和漏極相連，且所述柵極是所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于，所述電流比較器包括:n個PMOS管、n個NMOS管，且n為大于2的整數(shù)，其中: 所述n個PMOS管的源極均連接電源，n個柵極相連作為所述電流比較器的第一輸入端，用于將輸入的電流進行比例鏡像得到n個第一鏡像電流； 所述n個NMOS管的源極均連接接地端，n個柵極相連作為所述電流比較器的第二輸入端，用于將輸入的電壓進行比例鏡像得到n個第二鏡像電流； 所述n個PMOS管的漏極分別與所述n個NMOS管的漏極相連作為所述電流比較器的n個輸出端；所述電流比較器用于將所述n個第一鏡像電流和所述n個第二鏡像電流對應(yīng)進行比較，并將得到的n個比較`結(jié)果輸出至所述電流比較器對應(yīng)的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)整電路包括第一比較器，第二比較器，控制電路和正電壓穩(wěn)壓電荷泵，其中， 所述第一比較器的第一輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸入端，第二輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸出端，輸出端連接所述控制電路的第一輸入端，用于比較電源輸入電壓與電源輸出電壓，產(chǎn)生第一結(jié)果信息； 所述第二比較器的第一輸入端輸入有揮發(fā)性存儲器的參照電壓，第二輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸出端，輸出端連接所述控制電路的第二輸入端，用于比較所述參照電壓與所述電源輸出電壓，產(chǎn)生第二結(jié)果信息； 所述控制電路的第三輸入端連接所述檢測電路的輸出端，輸出端連接所述正電壓穩(wěn)壓電荷泵的信號輸入端，所述控制電路對所述校調(diào)信息譯碼生成譯碼信息，并根據(jù)所述譯碼信息、所述第一結(jié)果信息和所述第二結(jié)果信息生成控制信息，將控制信息傳輸至正電壓穩(wěn)壓電荷泵，其中，所述譯碼信息用于調(diào)整所述控制信息的脈寬和頻率； 所述正電壓穩(wěn)壓電荷泵的電源輸入端連接揮發(fā)性存儲器的電源輸入端，輸出端為電源輸出端，所述正電壓穩(wěn)壓電荷泵根據(jù)所述控制信息，調(diào)整所述電源輸出電壓值至額定輸出電壓范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電壓自動調(diào)整裝置，其特征在于，所述電源輸出電壓的數(shù)值保持在額定輸出電壓范圍是指電源輸出電壓值保持在額定電壓值附近且浮動范圍不超過額定電壓值的10%。
11.一種揮發(fā)性存儲器，其特征在于，包括:權(quán)利要求1-8任意一項所述的揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整裝置、存儲陣列、行譯碼電路、列譯碼電路，時鐘驅(qū)動與控制模塊，靈敏放大器，輸入輸出緩沖器，供電電源；其中，所述電源電壓自動調(diào)整裝置與供電電源相連，用于調(diào)整供電電源的輸出電壓至額定輸出電壓范圍。
12.一種揮發(fā)性存儲器電源電壓自動調(diào)整方法，其特征在于，包括步驟: 獲取揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息； 依據(jù)所述揮發(fā)性存儲器芯片的工作狀況信息，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字校調(diào)信息； 依據(jù)所述數(shù)字校調(diào)信息，以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)所述數(shù)字校調(diào)信息，以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍，包括: 將所述數(shù)字校調(diào)信息進行譯碼生成對應(yīng)的譯碼信息； 依據(jù)所述譯碼信息，以及所述揮發(fā)性存儲器的電源輸入電壓、電源輸出電壓和參考電壓，調(diào)整所述電源輸出電壓，`以使所述電源輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓范圍。
【文檔編號】G05F1/46GK103631294SQ201310617024
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】龍爽, 陳嵐, 陳巍巍, 楊詩洋 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所