專利名稱：更新振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種更新振蕩器，具體而言，本發(fā)明涉及一種更新振蕩器，該更新振蕩器可以在周期性執(zhí)行DRAM更新操作的自更新操作期間，永遠產生恒定周期的信號，而不需考慮電源電壓變化。
背景技術：
一種自更新振蕩器用來保證，在一預定時間后在DRAM中重復更新操作的自更新操作周期。該自更新振蕩器產生恒定周期的信號，并且使用該信號來決定一自更新周期。
圖1是圖示一種傳統(tǒng)更新振蕩器的電路圖，該更新振蕩器包括偏壓電路10，用于使用熔絲F11至F13來控制介于二極管耦合的PMOS晶體管P11與NMOS晶體管N11間的電阻器R11至R15的電阻值，由此決定第一偏壓BIAS1和第二偏壓BIAS2的電平；和振蕩器20，用于利用該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2來控制振蕩周期。
在該偏壓電路10中，根據(jù)第一節(jié)點Q11的電位所驅動的該第一PMOS晶體管P11被二極管耦合在電源端VDD與該第一節(jié)點Q11之間，所述多個電阻器R11至R15系以串聯(lián)方式耦合在該第一節(jié)點Q11與第二節(jié)點Q12之間，并且根據(jù)該第二節(jié)點Q12的電位所驅動的該第一NMOS晶體管N11被耦合在該第二節(jié)點Q12與接地端VSS之間。每個熔絲F11至F13都以并聯(lián)方式耦合至對應電阻器R12至R14，因此會通過燒斷熔絲F11至F13來決定介于該第一節(jié)點Q11與該第二節(jié)點Q12之間的電阻值。該第一節(jié)點Q11的電位變成該第一偏壓BIAS1，而且該第二節(jié)點Q12的電位變成該第二偏壓BIAS2。
此外，該振蕩器20還包括多個反相器I11至I15。依據(jù)該第一偏壓BIAS1所驅動的多個PMOS晶體管P12至P16分別耦合在該電源端VDD與所述反相器I11至I15的上拉器件之間，并且依據(jù)該第二偏壓BIAS2所驅動的多個NMOS晶體管N12至N16分別耦合在反相器I11至I15的上拉器件與該接地端VSS之間。該振蕩器20使用PMOS晶體管P12至P16及NMOS晶體管N12至N16來控制操作反相器I11至I15所需的電流，從而調整振蕩周期。另外，在構成該振蕩器20的反相器I11至I15中，前一反相器的輸出變成下一反相器的輸入，并且最后反相器的輸出變成該振蕩器20的輸出及第一反相器的輸入。
在該傳統(tǒng)更新振蕩器中，用作每個反相器I11至I15的負載的PMOS晶體管P12至P16及NMOS晶體管N12至N16的操作點依據(jù)該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2的電平來決定。依據(jù)二極管耦合的PMOS晶體管P11與該NMOS晶體管N11的漏極電壓來決定該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2。當通過燒斷熔絲F11至F13來控制電阻值，以在線性區(qū)域中操作PMOS晶體管P11與NMOS晶體管N11時，控制該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2的電平。因此，控制流過PMOS晶體管P12至P16及NMOS晶體管N12至N16的電流，以變更該振蕩周期。即，可以通過燒斷以并聯(lián)方式耦合至電阻器R12至R14的熔絲F11至F13來調整(trimmed)該振蕩周期。
然而，當以約1.6V的低功率來操作傳統(tǒng)更新振蕩器，例如DDR2或低功率DDR時，排除反相器I11至I15的操作電壓的電壓容限不大于PMOS晶體管P12至P16及NMOS晶體管N12至N16的閾值電壓。結果，PMOS晶體管P12至P16及NMOS晶體管N12至N16在截止(cut off)區(qū)域中運行，因此該線性區(qū)域的值與現(xiàn)有電流差異極大，造成該振蕩周期的變化極大。
此外，該偏壓電路10使用熔絲F11至F13來控制介于二極管耦合的PMOS晶體管P11與NMOS晶體管N11之間的電阻器R11至R15，從而決定該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2的電平。假使該電源電壓VDD的電平有變化時，則PMOS晶體管P12至P16的源極的電平也會改變，由于操作需要大功率消耗，所以偏壓電平也會改變。產生的偏壓電平會改變該振蕩周期，而造成操作問題。因為PMOS晶體管P12至P16及NMOS晶體管N12至N16線性運行，所以會依據(jù)由于電源電壓變化導致的偏壓電平變化，以指數(shù)方式遞增或遞減流過NMOS晶體管及PMOS晶體管的電流。因此，該振蕩周期迅速變動。

發(fā)明內容
實現(xiàn)本發(fā)明以解決以上問題。因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種更新振蕩器，該更新振蕩器通過使用電流反射鏡來施加恒定電流，由此供應恒定偏壓至振蕩器來始終產生恒定周期的信號，而不管電源電壓的變化。
本發(fā)明的另一目的是提供一種更新振蕩器，甚至在低電源電壓下，該更新振蕩器仍然可始終產生恒定周期的信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種更新振蕩器，包括偏壓電路，用于產生恒定第一偏壓及第二偏壓，而不管電源電壓的變化；以及振蕩器，用于依據(jù)該第一偏壓及該第二偏壓來產生具有恒定周期的更新信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種更新振蕩器，包括偏壓電路，用于產生恒定第一偏壓及第二偏壓，而不管電源電壓的變化；啟動電路，用于施加一預定電壓至該偏壓電路，由此穩(wěn)定該偏壓電路的初始操作；以及振蕩器，用于依據(jù)該第一偏壓及該第二偏壓來產生恒定周期的更新信號。


參考附圖將可更明白本發(fā)明，所述附圖僅為了圖示目的，而不限制本發(fā)明，其中圖1是圖示傳統(tǒng)更新振蕩器的電路圖；以及圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選具體實施例的更新振蕩器的電路圖。
附圖標記說明10偏壓電路20振蕩器100 偏壓電路110 第一電流反射鏡120 第二電流反射鏡200 啟動電路300 振蕩器F11至F13，F(xiàn)201至F203 熔絲P11至P16，P201至P204 PMOS晶體管N11至N16，N201至N209 NMOS晶體管R11至R15，R201至R204 電阻器BIAS1 第一偏壓BIAS2 第二偏壓Q11，Q201 第一節(jié)點
Q12，Q202 第二節(jié)點Q203 第三節(jié)點Q204 第四節(jié)點VDD 電源端VSS 接地端I11至I15，I201至I205 反相器具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖來詳細說明根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的更新振蕩器。
圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的更新振蕩器的電路圖。
偏壓電路100包含第一電流反射鏡110及第二電流反射鏡120，并且決定第一偏壓BIAS1和第二偏壓BIAS2的電平。該第一電流反射鏡110包括四個二極管相連的PMOS晶體管P201至P204，因此，如果介于每個PMOS晶體管P201至P204的漏極與源極之間的電壓高于閾值電壓，則這四個PMOS晶體管P201至P204就會在飽和區(qū)域中運行。
該第二電流反射鏡120包括在飽和區(qū)域中運行的第一NMOS晶體管N201及第二NMOS晶體管N202。因此，該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2維持一恒定電平，而不管電源電壓VDD的變化。該第一PMOS晶體管P201和該第三PMOS晶體管P203以串聯(lián)方式耦合在電源端VDD與第一節(jié)點Q201之間，并且該第二PMOS晶體管P202和該第四PMOS晶體管P204以串聯(lián)方式耦合在該電源端VDD與第二節(jié)點Q202之間。第一PMOS晶體管P201至第四PMOS晶體管P204的柵極都連接到該第一節(jié)點Q201。依據(jù)該第一節(jié)點Q201的電位來驅動第一PMOS晶體管P201至第四PMOS晶體管P204。該第一NMOS晶體管N201耦合在該第一節(jié)點Q201與第三節(jié)點Q203之間，并且該第二NMOS晶體管N202耦合在該第二節(jié)點Q202與接地端VSS之間。依據(jù)該第二節(jié)點Q202的電位來驅動該第一NMOS晶體管N201及該第二NMOS晶體管N202。多個電阻器R201至R204以串聯(lián)方式耦合在該第三節(jié)點Q203與該接地端VSS之間，并且每個熔絲F201至F203分別以并聯(lián)方式耦合至對應的電阻器R201至R203。通過燒斷熔絲F201至F203來調整電阻器R201至R204的電阻值，由此來控制該第一節(jié)點Q201的電位。換言之，可以通過調整該第三節(jié)點Q203與該接地端VSS之間的電阻值，來控制該第一偏壓BIAS1電平和該第二偏壓BIAS2電平。此處，該第一節(jié)點Q201的電位變成該第一偏壓BIAS1，而且該第二節(jié)點Q202的電位變成該第二偏壓BIAS2。
啟動電路200穩(wěn)定該偏壓電路100的初始操作，并且包括第五PMOS晶體管P205，其耦合在該電源端VDD與第四節(jié)點Q204之間；第四NMOS晶體管N204，其耦合在該第四節(jié)點Q204與該接地端VSS之間；以及第三NMOS晶體管N203，其耦合在該電源端VDD與該第一節(jié)點Q201之間。此處，依據(jù)該第四節(jié)點Q204的電位來驅動該第五PMOS晶體管P205、該第三NMOS晶體管N203及該第四NMOS晶體管N204。
振蕩器300包括奇數(shù)個反相器I201至I205，可依據(jù)該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2來驅動反相器I201至I205，以便輸出連續(xù)脈沖。依據(jù)該第一偏壓BIAS1所驅動的多個PMOS晶體管P206至P210分別耦合在該電源端VDD與反相器I201至I205的上拉器件之間，并且依據(jù)該第二偏壓BIAS2所驅動的多個NMOS晶體管N205至N209分別耦合在反相器I201至I205的下拉器件與該接地端VSS之間。該振蕩器300使用PMOS晶體管P206至P210及NMOS晶體管N205至N209來控制操作反相器I201至I205所需的電流。另一方面，在構成該振蕩器300的反相器I201至I205中，前一反相器的輸出變成下一反相器的輸入，并且最后反相器的輸出變成該振蕩器300的輸出及第一反相器的輸入。
根據(jù)本發(fā)明，該更新振蕩器使用該偏壓電路100的該第一電流反射鏡110及該第二電流反射鏡120來產生該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2。依據(jù)該第一節(jié)點Q201的電位，以成對方式來驅動該第一PMOS晶體管P201與該第二PMOS晶體管P202，以及驅動該第三PMOS晶體管P203與該第四PMOS晶體管P204，第一PMOS晶體管P201至第四PMOS晶體管P204構成該第一電流反射鏡110。也就是說，兩個PMOS晶體管形成一對，用于輸出恒定的第一偏壓BIAS1，而不管該電源電壓VDD的變化。此外，會依據(jù)該第二節(jié)點Q202的電位，以成對方式來驅動該第一NMOS晶體管N201及該第二NMOS晶體管N202，該第一NMOS晶體管N201及該第二NMOS晶體管N202構成該第二電流反射鏡120。另一方面，通過燒斷熔絲F201至F203來調整多個電阻器R201至R204的值，從而控制該第一偏壓BIAS1。
考慮到該電源電壓VDD的變化，決定該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2的電平，以便在飽和區(qū)域中操作PMOS晶體管P201至P204以及NMOS晶體管N201和N202。由該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2以相同電流來操作該振蕩器300的反相器I201至I205，而不管該電源電壓VDD的變化。通過電流反射鏡來偏置柵極電平，使恒定的電流流至PMOS晶體管P206至P210及NMOS晶體管N205至N209，因此用于驅動電流的輸出及每個反相器的反轉速度變?yōu)楹愣ǎ⑶铱色@得一恒定周期。
因為該第一偏壓BIAS1和該第二偏壓BIAS2不是在線性區(qū)域中操作，而是在飽和區(qū)域中操作，所以可以在高于PMOS晶體管P206至P210及NMOS晶體管N205至N209的閾值電壓總和的電源電平來操作該更新振蕩器，約低功率電源電壓VDD的1.4V。
另一方面，現(xiàn)在將解釋用于穩(wěn)定該偏壓電路100的初始操作的該啟動電路200的操作。當該電源電壓VDD太低且該第一偏壓BIAS1約為0V時，如果該第四節(jié)點Q204的電位太低，則會導通該第五PMOS晶體管P205，以提高第四節(jié)點Q204的電位。當該第四節(jié)點Q204的電位上升時，會導通該第三NMOS晶體管N203及該第四NMOS晶體管N204，以提高該第一偏壓BIAS2。然而，因為導通該第四NMOS晶體管N204，所以該第四節(jié)點Q204的電位下降。因此，會導通該第五PMOS晶體管P205并截止該第三NMOS晶體管N203，以降低該第一偏壓BIAS1。因此，能夠使該第一偏壓BIAS1維持恒定電位。這樣的恒定電位導通該第一電流反射鏡110的第一PMOS晶體管P201至第四PMOS晶體管P204。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明，該更新振蕩器使用電流反射鏡來產生恒定偏壓，而不管該電源電壓的變化；并且利用用于穩(wěn)定該偏壓電路的啟動電路來將恒定偏壓供應至該振蕩器，由此輸出恒定周期的信號。結果，該更新振蕩器可以應用于需要該自更新操作的所有DRAM電路的設計。
因為本發(fā)明可用幾種形式實施，而不會脫離本發(fā)明的精神或基本特性，所以還應明白，上述實施例不受限于前面說明書中的任何細節(jié)，除非另外說明，而是廣泛解釋為如所附權利要求所定義的精神和范圍，并且所以所附權利要求意欲包含落入權利要求的界限和范圍以及該界限和范圍的等同中的所有變更和修改。
權利要求
1.一種更新振蕩器，包括偏壓電路，用于產生恒定第一偏壓及第二偏壓，而不管電源電壓的變化；以及振蕩器，用于依據(jù)該第一偏壓及該第二偏壓來產生具有恒定周期的更新信號。
2.根據(jù)權利要求1的更新振蕩器，進一步包括啟動電路，用于通過施加一預定電壓至該偏壓電路，而穩(wěn)定該偏壓電路的初始操作。
3.根據(jù)權利要求1的更新振蕩器，其中該偏壓電路包含第一電流反射鏡及第二電流反射鏡，用于施加一預定電流至該第一節(jié)點及該第二節(jié)點，該第一節(jié)點的電位變成該第一偏壓，而且該第二節(jié)點的電位變成該第二偏壓。
4.根據(jù)權利要求3的更新振蕩器，其中該第一電流反射鏡包括以串聯(lián)方式耦合在電源端與該第一節(jié)點之間的第一PMOS晶體管和第三PMOS晶體管；以及以串聯(lián)方式耦合在該電源端與該第二節(jié)點之間的第二PMOS晶體管和第四PMOS晶體管，根據(jù)該第一節(jié)點的電位來驅動第一至第四PMOS晶體管。
5.根據(jù)權利要求3的更新振蕩器，其中該第二電流反射鏡包括第一NMOS晶體管，耦合在該第一節(jié)點與第三節(jié)點之間；以及第二NMOS晶體管，耦合在該第二節(jié)點與接地端之間，根據(jù)該第二節(jié)點的電位來驅動該第一NMOS晶體管及該第二NMOS晶體管。
6.根據(jù)權利要求3的更新振蕩器，其中該偏壓電路進一步包括多個電阻器，串聯(lián)耦合在該第二電流反射鏡與該接地端之間；以及多個熔絲，每個熔絲以并聯(lián)方式耦合至對應的電阻器，通過燒斷熔絲來調整該電阻器的電阻值，由此來控制該第一偏壓。
7.根據(jù)權利要求2的更新振蕩器，其中該啟動電路包括第三NMOS晶體管，耦合在電源端與第一節(jié)點之間；第五PMOS晶體管，耦合在該電源端與第四節(jié)點之間；以及第四NMOS晶體管，耦合在該第四節(jié)點與接地端之間，根據(jù)該第四節(jié)點的電位來驅動該第三NMOS晶體管、該第四NMOS晶體管及該第五PMOS晶體管。
8.根據(jù)權利要求1的更新振蕩器，其中該振蕩器包括多個反相器，每個反相器都具有一上拉器件及一下拉器件，其中該反相器以串聯(lián)方式連接在該振蕩器的輸入端與其輸出端之間，該輸出端連接至該輸入端；多個PMOS晶體管，耦合在電源端與該反相器的上拉器件之間，并且根據(jù)該第一偏壓加以驅動；以及多個NMOS晶體管，耦合在該反相器的下拉器件與該接地端之間，并且根據(jù)該第二偏壓加以驅動。
9.一種更新振蕩器，包括偏壓電路，用于產生恒定的第一偏壓及第二偏壓，而不管電源電壓的變化；啟動電路，用于通過施加一預定電壓至該偏壓電路，而穩(wěn)定該偏壓電路的初始操作；以及振蕩器，用于根據(jù)該第一偏壓及該第二偏壓而產生恒定周期的更新信號。
10.根據(jù)權利要求9的更新振蕩器，其中該偏壓電路包含第一電流反射鏡及第二電流反射鏡，用于施加一預定電流至該第一節(jié)點及該第二節(jié)點；該第一節(jié)點的電位變成該第一偏壓，而且該第二節(jié)點的電位變成該第二偏壓。
11.根據(jù)權利要求10的更新振蕩器，其中該第一電流反射鏡包括以串聯(lián)方式耦合在電源端與該第一節(jié)點之間的第一PMOS晶體管和第三PMOS晶體管；以及以串聯(lián)方式耦合在該電源端與該第二節(jié)點之間的第二PMOS晶體管和第四PMOS晶體管，根據(jù)該第一節(jié)點的電位來驅動該第一至第四PMOS晶體管。
12.根據(jù)權利要求10的更新振蕩器，其中該第二電流反射鏡包括第一NMOS晶體管，耦合在該第一節(jié)點與第三節(jié)點之間；以及第二NMOS晶體管，耦合在該第二節(jié)點與接地端之間，根據(jù)該第二節(jié)點的電位來驅動該第一NMOS晶體管及該第二NMOS晶體管。
13.根據(jù)權利要求10的更新振蕩器，其中該偏壓電路進一步包括多個電阻器，串聯(lián)耦合在該第二電流反射鏡與該接地端之間；以及多個熔絲，每個熔絲以并聯(lián)方式耦合至對應的電阻器，通過燒斷熔絲來調整電阻器的電阻值，由此來控制該第一偏壓。
14.根據(jù)權利要求9的更新振蕩器，其中該啟動電路包括第三NMOS晶體管，耦合在電源端與第一節(jié)點之間；第五PMOS晶體管，耦合在該電源端與第四節(jié)點之間；以及第四NMOS晶體管，耦合在該第四節(jié)點與接地端之間，根據(jù)該第四節(jié)點的電位來驅動該第三NMOS晶體管、該第四NMOS晶體管及該第五PMOS晶體管。
15.根據(jù)權利要求9的更新振蕩器，其中該振蕩器包括多個反相器，每個反相器都具有一上拉器件及一下拉器件，其中該反相器以串聯(lián)方式連接在該振蕩器的輸入端與其輸出端之間，該輸出端連接至該輸入端；多個PMOS晶體管，耦合在電源端與該反相器的上拉器件之間，并且根據(jù)該第一偏壓加以驅動；以及多個NMOS晶體管，耦合在該反相器的下拉器件與該接地端之間，并且根據(jù)該第二偏壓加以驅動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種更新振蕩器，包括偏壓電路，用于通過使用電流反射鏡來產生恒定第一偏壓及第二偏壓，而不管電源電壓的變化；啟動電路，用于通過施加預定電平的電位至該偏壓電路而穩(wěn)定該偏壓電路的初始操作；以及振蕩器，用于根據(jù)該第一偏壓及該第二偏壓來產生恒定周期的更新信號。該更新振蕩器可通過產生恒定周期的信號來改善操作可靠性，而不管該電源電壓的變化。
文檔編號G11C11/406GK1627440SQ200410061708
公開日2005年6月15日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權日2003年12月10日
發(fā)明者具滋升 申請人:海力士半導體有限公司