專利名稱：電流感測型感測放大器及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電流感測型感測放大器(sense amplifier),尤指一種具較佳效率與較低功率損耗的電流感測型感測放大器及用于該感測放大器的方法。
背景技術：
非易失性存儲器，例如一 NAND閃存或者一 NOR閃存，其儲存單元中的數(shù)據(jù)的讀出是由一感測放大器透過一與該儲存單元相連接的位線來完成的。圖1(a)所示為一已知的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖。在圖1 (a)中，顯示一 NAND閃存10與包括一箝位電路21的一感測放大器。該NAND閃存 10 包括一DGS(drain gate select)、一SGS (source gate select)與多個儲存單兀。該感測放大器包括開關swl-sw3與sw5-sw8,電容C,以及包括兩個對接反相器INl與IN2的一栓鎖電路。其中開關sWl-SW3是用于位線箝位，分別接收一第一至一第三位線箝位偏壓BLCUBLC2與BLC3。開關sw5接收一信號LPC。當開關sw5導通時，該栓鎖電路的第二端節(jié)點SENB處的電位值將被轉移至節(jié)點SEN處。該感測放大器更包括一感測和預充路徑(sensingand pre-charging path) sw8-swl-sw3-sw7>一保持路徑(holding path) sw8_swl-sw2_ 檢鎖電路與一選通脈沖路徑(strobe path) sw6_sw7_SENB。該感測和預充路徑用于在節(jié)點SEN處感測該NAND閃存中與一位線相連的一特定的儲存單元的一電位值以顯示該儲存單元是處于一導通狀態(tài)(conductive status)或者一關斷狀態(tài)(non-conductive status)。當該儲存單元是處于一導通狀態(tài)時，其將產(chǎn)生一電流，且其電位值是一相對較低值。而當該儲存單兀是處于一關斷狀態(tài)時，其將不產(chǎn)生電流，且其電位值是一相對較高值。由于一電荷分享狀態(tài)，節(jié)點SEN處將顯示該特定被讀出的儲存單元的該電位值。該保持路徑使該位線被預充至一第一預定電位值。該選通脈沖路徑之SW6接收一電源電壓VDD，而該選通脈沖路徑的SW7則用于判斷該感測電路是處于一導通狀態(tài)，還是處于一非導通狀態(tài)。圖1 (a)更顯示一金屬位線(metal bit line)與連接DGS和多個儲存單元的一位線及sw8相交于一節(jié)點MBL 以及顯不一共源極線 CSL (common source line)。圖1(b)則顯示如圖1(a)所示電路圖中BLC1、BLC2、BLC3與LPC等訊號以及在節(jié)點 MBL、SEN 與 SENA 等處的電位值:v (BLCl)、v (BLC2)、v (BLC3)、v (LPC)、v (MBL)、v (SEN)與v(SENA)等的波形圖。在v(SENA)波形圖的標示區(qū)域更顯示一較大的電壓降。此一電壓降是由于如圖1(a)所示的該電路具有三個位線的箝位偏壓值BLC1、BLC2、BLC3以及兩條串接路徑(two cascade paths)的設計所造成的。在該標示區(qū)域中具較大的電壓降處，由于當VDD不夠大時，需要提升SEN處的電壓，以致于造成額外的升壓的功率損耗，此為必須設法改進之處。職是之故，發(fā)明人鑒于已知技術的缺失，乃思及改良發(fā)明的意念，終能發(fā)明出本發(fā)明的「電流感測型感測放大器及其方法」
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種具較佳效率與較低損耗的電流感測型感測放大器，通過增加一輔助控制開關以更精確地控制保持路徑，以提升效率與降低損耗。本發(fā)明的又一主要目的在于提供一種感測放大器，包含一第一開關，具一第一端、一第二端與一接收一第一偏壓的控制端，一第二開關，具一第一端、一第二端與一接收一第二偏壓的控制端，其中該第二開關的該第一端電連接于該第一開關的該第一端，一第三開關，具一第一端、一第二端與一接收一第三偏壓的控制端，其中該第三開關的該第二端電連接于該第一開關的該第一端，一保持路徑(holding path)，包含該第二開關，以及一第四開關，具一第一端、一第二端與一接收一感測信號的控制端，其中該第四開關用于控制該保持路徑的導通與關斷，且該第四開關的該第一端電連接于該第二開關的該第二端。本發(fā)明的下一主要目的在于提供一種用于一感測放大器的方法，包含下列步驟:當該第二開關與該第四開關導通時，使該保持路徑導通，且透過該保持路徑使該位線被預充至一第一預定電位值；以及當該第一開關與該第三開關導通時，使該感測和預充路徑導通，其中該感測節(jié)點的該電位值即為該儲存單元的一電位值。本發(fā)明的再一主要目的在于提供一種感測放大器，具一箝位電路，該箝位電路包含一主控開關具一第一偏壓以決定該箝位電路是否工作，一感測開關電連接于該主控開關，并具一第二偏壓，以及一保持開關電連接于該主控開關以及該感測開關，并具一第三偏壓，其中該第一偏壓不同于該第二偏壓，且該第二偏壓等于該第三偏壓。本發(fā)明的另一主要目的在于提供一種感測放大器，包含一開關電路具一主控開關、一感測開關與一保持開關，其中該三開關分別具有一第一偏壓、一第二偏壓與一第三偏壓，以及一輔助控制開關，電連接于該保持開關以控制該保持開關的操作。本發(fā)明的又一主要目的在于提供一種用于一感測放大器的方法，包含:形成一保持路徑，包括一主控開關及一保持開關；以及提供一輔助控制開關，用以控制該保持路徑的導通與關斷。為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下:


圖1 (a):其是顯示一已知的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖；圖1 (b):其是顯示一如圖1 (a)所示的位線箝位訊號BLC1、BLC2和BLC3及節(jié)點MBL、SEN與SENA處電位值的模擬波形圖；圖2(a):其是顯示一依據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖；圖2 (b):其是顯示一如圖2 (a)所示位線箝位訊號BLCl、(BLC2) I和(BLC2) 2及節(jié)點MBL、SEN與SENA處電位值的模擬波形圖；圖3:其是顯示一依據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖；圖4:其是顯不一依據(jù)本發(fā)明第三較佳實施例的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖；以及圖5:其是顯示一依據(jù)本發(fā)明第四較佳實施例的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖。主要元件符號說明10 =NAND閃存21:已知感測放大器的箝位電路22-25:依據(jù)本發(fā)明構想第一至第四較佳實施例的箝位電路
具體實施例方式圖2(a)顯不一依據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖。在圖2(a)中，其顯示該NAND閃存10與包括一箝位電路22的一感測放大器，其與前述圖1(a)所示的包括一箝位電路21的已知的感測放大器的不同處，在于箝位電路22中僅有兩個位線箝位偏壓，亦即BLCl與BLC2，且增加了一個輔助控制開關sw4。該開關sw4是用以更精確地控制保持路徑sw8-swl-sw2_sw4-栓鎖電路的導通與關斷。本較佳實施例亦運用不同的通道長度(channel length)以解決開關sw2的門限電壓VT的補償議題(offsetissue)。圖2(b)則顯示如圖2(a)所示電路圖中BLCl、(BLC2) I (開關sw2處)、(BLC2) 2 (開關sw3處)與LPC等訊號以及在節(jié)點MBL、SEN與SENA等處的電位值:v(BLCl)、v(BLC2) 1、v (BLC2) 2、v (LPC)、v (MBL)、v (SEN)與v(SENA)等的波形圖。在v(SENA)波形圖的標示區(qū)域更顯示一電壓降較圖1(b)中V(SENA)的標示區(qū)域的電壓降約小了一個次方，避免了如前述已知感測放大器的由升壓所引致的額外的功率損耗。圖3顯示一依據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例的感測放大器與一 NAND閃存的電路圖。在圖3中，其顯示該NAND閃存10與包括一箝位電路23的一感測放大器，其與前述圖2(a)所示的包括一箝位電路22的感測放大器的不同處，在于該箝位電路23中更加入了一個開關sw9，以通過 開關sw9的柵極所接收的偏壓SENBIAS，以更精確地控制保持路徑sw8-swl-sw2-sw4_sw9-栓鎖電路的導通時間點。圖4顯不一依據(jù)本發(fā)明第三較佳實施例的感測放大器與一NAND閃存的電路圖。在圖4中，其顯示該NAND閃存10與包括一箝位電路24的一感測放大器，其與前述圖3所示的包括一箝位電路23的感測放大器的不同處，在于該箝位電路24中以一個二極管D來取代開關sw9。二極管D的電壓降是固定的，其效果可能較圖3中的開關sw9稍差，但一個二極管的成本通常較一個開關低廉，因此是一個可行的替代方案。圖5顯示一依據(jù)本發(fā)明第四較佳實施例的感測放大器與一NAND閃存的電路圖。在圖5中，其顯示該NAND閃存10與包括一箝位電路25的一感測放大器，其與前述圖1 (a)所示的包括一箝位電路21的已知感測放大器的不同處，在于該箝位電路25中增加了一個輔助控制開關sw4,該開關sw4是用以更精確地控制預充電路sw8-swl-sw2_sw4-栓鎖電路的導通與關斷。綜上所述，本發(fā)明提供一種具較佳效率與較低損耗的電流感測型感測放大器及其方法，通過增加一輔助控制開關以更精確地控制保持路徑，以提升效率與降低損耗，故其確實具有進步性與新穎性。是以，縱使本發(fā)明已由上述的實施例所詳細敘述而可由熟悉本技藝的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫隨附權利要求所欲保護的范圍。
權利要求
1.一種感測放大器，包含: 一第一開關，具一第一端、一第二端與一接收一第一偏壓的控制端； 一第二開關，具一第一端、一第二端與一接收一第二偏壓的控制端，其中該第二開關的該第一端電連接于該第一開關的該第一端； 一第三開關,具一第一端、一第二端與一接收一第三偏壓的控制端，其中該第三開關的該第二端電連接于該第一開關的該第一端； 一保持路徑(holding path),包含該第二開關；以及 一第四開關，具一第一端、一第二端與一接收一感測信號的控制端，其中該第四開關用于控制該保持路徑的導通與關斷，且該第四開關的該第一端電連接于該第二開關的該第二端。
2.根據(jù)權利要求1所述的感測放大器，其中該保持路徑用于預充一存儲器，該第一偏壓不同于該第二偏壓，且該第二偏壓等于該第三偏壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的感測放大器，更包括一具一感測節(jié)點的一感測和預充路徑(sensing and pre-charging path)與一具一第一端與一第二端的電容器,其中該保持路徑用于預充一存儲器，該第一偏壓與該第二偏壓分別為一第一位線偏壓與一第二位線偏壓，該電容器的該第一端電連接于該感測節(jié)點及該第三開關的該第一端，且該電容器的該第二端接地，該存儲器包括一位線與一連接于該位線的儲存單元，當該第一開關與該第三開關導通，且該感測節(jié)點的一電位值為一相對較低電位時，該儲存單元是處于一導通狀態(tài)，而當該第一開關與該第三開關導通，且該感測節(jié)點的該電位值為一相對較高電位時，該儲存單元是處于一關斷狀態(tài)，該感測節(jié)點的該電位值形成該感測信號，當該第二開關與該第四開關導通時，該保持路徑導通，且該保持路徑透過該位線被預充至一第一預定電位值。
4.根據(jù)權利要求3所述的感測放大器，更包括各具一第一端、一第二端與一控制端的第五至第八開關、一具一第一端、一第二端與兩個對接反相器的栓鎖電路與一選通脈沖路徑(strobe path),其中該第五開關的該第一端電連接該感測節(jié)點，該第五開關的該第二端電連接該第四開關的該第二端與該栓鎖電路的該第一端，該第六開關的該第一端接收一電源電壓，該第六開關的該第二端電連接該第七開關的該第一端，該第七開關的該第二端電連接該栓鎖電路的該第二端，該第八開關的該第一端電連接該第一開關的該第二端，該第八開關的該第二端電連接該位線，該第八開關的該控制端接收一位線選擇訊號，用于選擇性地連接該第八開關至某一特定的位線，當該第五開關導通時，該栓鎖電路的該第二端的該電位值被轉移至該感測節(jié)點處，該第七開關是用于偵測該感測和預充路徑是否導通，該感測和預充路徑連接該第八開關、該第一開關、該第三開關及該第七開關的該控制端，該保持路徑連接該第八開關、該第一開關、該第二開關、該第四開關及該栓鎖電路，且該選通脈沖路徑連接該第六開關、該第七開關及該栓鎖電路的該第二端。
5.根據(jù)權利要求4所述的感測放大器,更包括一具一第一端、一第二端與一控制端的第九開關，其中該第九開關的該第一端電連接該第四開關的該第二端，該第九開關的該第二端電連接該第五開關的該第二端，該第九開關的該控制端接收一第四偏壓，用以控制該保持路徑的導通時間，該第四開關、該第六開關與該第七開關各為一 P型金屬氧化物半導體場效晶體管(PMOS)，且該第一開關至該第三開關、該第五開關、該第八開關與該第九開關各為一 N型金屬氧化物半導體場效晶體管(NMOS)。
6.根據(jù)權利要求4所述的感測放大器，更包括一具一陽極與一陰極的二極管，用以控制該保持路徑的導通時間，該二極管的該陰極電連接該第四開關的該第二端，且該二極管的該陽極電連接該第五開關的該第二端。
7.根據(jù)權利要求3所述的感測放大器，其中該存儲器為一快閃存儲器，該位線連接于一DGS(drain gate select)、一SGS(source gate select)與多個儲存單兀。
8.根據(jù)權利要求7所述的感測放大器，其中該快閃存儲器為一NAND閃存或一 NOR存儲器。
9.一種感測放大器,包含: 一開關電路具一主控開關、一感測開關與一保持開關，其中該三開關分別具有一第一偏壓、一第二偏壓與一第三偏壓；以及 一輔助控制開關，電連接于該保持開關以控制該保持開關的操作。
10.一種用于一感測放大器的方法，包含: 形成一保持路徑，包括一主控開關及一保持開關；以及 提供一輔助控制開關，用 以控制該保持路徑的導通與關斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電流感測型感測放大器及其方法，該感測放大器包含一開關電路具一主控開關、一感測開關與一保持開關，其中該三開關分別具有一第一偏壓、一第二偏壓與一第三偏壓，以及一輔助控制開關，電連接于該保持開關以控制該保持開關的操作。
文檔編號G11C16/26GK103165164SQ20111041826
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者陳重光, 陳漢松, 洪俊雄 申請人:旺宏電子股份有限公司