專利名稱：多值存儲電路的讀取電路及讀取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲器電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多值存儲電路的讀取電路及讀取方法。
背景技術(shù)：
多值概念的引入在很大程度上提高了存儲器的存儲密度，但導(dǎo)致閾值電壓分布窗口變窄，使得多值電路的讀取變得相對困難。目前多值電路的讀取主要有并行讀取、串行讀取及階梯狀柵壓讀取等幾種讀取方式。以2b/c為例，存儲單元包含4種存儲狀態(tài)，如圖1所示，分別定義為“11”、“10”、 “01”、“00”狀態(tài)，其閾值依次增加。每相鄰2個狀態(tài)之間設(shè)置一個參考單元，閾值分別定義為Rl、R2、R3，其對應(yīng)的電流分別為IKEF1、Ieef2, IKEF3。讀取的過程即為選中單元與參考單元的電流大小比較的過程。如果選中單元的電流大于Ikefi，單元處于“11”狀態(tài)；如果選中單元的電流介于Ikefi和Ikef2之間，單元處于“10”狀態(tài)；如果選中單元的電流介于Ikef2和Ikef3 之間，單元處于“01”狀態(tài)；如果選中單元的電流小于Ikef3，單元處于“00”狀態(tài)。具體實施電路中，先用一個I-V轉(zhuǎn)換電路將Imat與Ikef分別轉(zhuǎn)化為電壓MAT和REF，后送入靈敏放大器進行放大，得到輸出高電平或者低電平，如圖2所示。并行讀取電路是將選中單元分別與參考單元Rl、R2、R3進行比較，并經(jīng)靈敏放大器得到3路放大后的結(jié)果，再將此3路結(jié)果作為輸入經(jīng)過一個3-2譯碼器得到2位輸出。如圖3所示。并行讀取電路結(jié)構(gòu)的缺點是當靈敏放大器1工作時，其輸入端柵漏電容會影響 MAT信號，進而影響靈敏放大器2、3的工作情況；由于靈敏放大器的個數(shù)比較多，其面積大、 讀容限小。串行讀取電路是先將選中單元與R2進行比較，得到MSB(最高有效位)，根據(jù)MSB 的值決定下一步應(yīng)該選取的參考值，即如果單元電流大于Ikef2，靈敏放大器的輸出為高電平時，下一步選中Rl參考支路，否則選取R3參考支路進行比較。根據(jù)MSB確定的參考支路比較結(jié)果得到LSB(最低有效位)。如圖4所示。但這種串行讀取電路受電路時序影響，順序輸出MSB和LSB位，其電路設(shè)計較為復(fù)雜，讀取速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多值存儲電路的讀取電路及讀取方法，與現(xiàn)有的并行讀取電路相比，其面積小、讀容限大的優(yōu)點，與現(xiàn)有的串行電路相比，其結(jié)構(gòu)簡單、速度快、功耗低。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多值存儲電路的讀取電路，包括第一靈敏放大器、第二靈敏放大器、第三靈敏放大器、η型MOS晶體管和ρ型MOS晶體管；所述第一靈敏放大器分別接收選中單元和第一參考單元的信號，第二靈敏放大器分別接收選中單元和第二參考單元的信號，第三靈敏放大器分別接收選中單元和第三參考單元的信號，所述第二靈敏放大器的輸出端輸出MSB信號，所述η型MOS晶體管和ρ型MOS晶體管的柵極接收MSB 信號，所述第一靈敏放大器的輸出端連接η型MOS晶體管的源極，所述第三靈敏放大器的輸出端連接P型MOS晶體管的源極，所述η型MOS晶體管和ρ型MOS晶體管的漏極并聯(lián)輸出 LSB信號。其中，所述第一靈敏放大器、第二靈敏放大器和第三靈敏放大器均包括ρ型MOS 晶體管PM、PMl、ΡΜ2、ΡΜ3、ΡΜ4,和η型MOS晶體管匪、匪1、匪2，其中，PMl、ΡΜ2的源極分別接收選中單元和參考單元的信號，PMl的漏極連接ΡΜ2、匪1的源極和ΡΜ3、匪2的柵極，ΡΜ2 的漏極連接ΡΜ3、匪2的源極和ΡΜ2、匪1的柵極，ΡΜ2、ΡΜ3的漏極并聯(lián)連接PM的源極，匪1、 匪2的漏極并聯(lián)連接匪的源極，匪的漏極輸出放大信號，PM的漏極接工作電壓，PM、PMU ΡΜ2和匪的柵極接收使能信號。一種利用前述電路進行多值讀取的方法，包括以下步驟A 選中單元的信號分別與第一參考單元、第二參考單元和第三參考單元的信號進行比較；B 選中單元與第一參考單元、第三參考單元的比較結(jié)果分別經(jīng)第一靈敏放大器、 第三靈敏放大器得到兩路信號；C 選中單元與第二參考單元的比較結(jié)果經(jīng)第二靈敏放大器得到MSB信號；D 若MSB為高電平，則將選中單元與第一參考單元比較結(jié)果輸出作為LSB信號； 否則，將選中單元與第三參考單元比較結(jié)果輸出作為LSB信號。其中，所述方法還包括通過控制第一靈敏放大器、第二靈敏放大器和第三靈敏放大器的使能信號，使得選中單元與第一參考單元及第三參考單元的比較結(jié)果的輸出先于選中單元與第二參考單元的比較結(jié)果MSB的輸出的步驟。(三)有益效果本發(fā)明多值存儲電路的讀取電路及讀取方法采用串并行結(jié)合的方式來進行多值存儲電路的讀取，與現(xiàn)有的并行讀取電路相比，其具有面積小、讀容限大的優(yōu)點，與現(xiàn)有的串行電路相比，其結(jié)構(gòu)簡單、速度快。本發(fā)明多值存儲電路的讀取電路及讀取方法還具有功耗低的特點。


圖1為本發(fā)明背景技術(shù)中所述多值存儲電路中的閾值電壓分布及參考電壓示意圖；圖2為本發(fā)明背景技術(shù)中所述多值存儲電路中基本讀操作電路示意圖；圖3為本發(fā)明背景技術(shù)中所述并行結(jié)構(gòu)的多值存儲電路的讀取電路；圖4為本發(fā)明背景技術(shù)中所述串行結(jié)構(gòu)的多值存儲電路的讀取電路；圖5為本發(fā)明實施方式中所述多值存儲電路的讀取電路的電路圖；圖6為本發(fā)明實施方式中所述靈敏放大器的控制原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施CN 102543147 A
例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖5所示，本發(fā)明所述的多值存儲電路的讀取電路，包括第一靈敏放大器SA1、 第二靈敏放大器SA2、第三靈敏放大器SA3、n型MOS晶體管和ρ型MOS晶體管；所述第一靈敏放大器SAl分別接收選中單元和第一參考單元REFl的信號，第二靈敏放大器SA2分別接收選中單元和第二參考單元REF2的信號，第三靈敏放大器SA3分別接收選中單元和第三參考單元REF3的信號，所述第二靈敏放大器SA2的輸出端輸出MSB信號，所述η型MOS晶體管和P型MOS晶體管的柵極接收MSB信號，所述第一靈敏放大器SAl的輸出端連接η型 MOS晶體管的源極，所述第三靈敏放大器SA3的輸出端連接ρ型MOS晶體管的源極，所述η 型MOS晶體管和ρ型MOS晶體管的漏極并聯(lián)輸出LSB信號。所述第一靈敏放大器、第二靈敏放大器和第三靈敏放大器結(jié)構(gòu)相同，如圖6所示， 其包括:ρ 型 MOS 晶體管 ΡΜ、ΡΜ1、ΡΜ2、ΡΜ3、ΡΜ4，禾口 η 型 MOS 晶體管 ΝΜ、ΝΜ1、ΝΜ2，其中，ΡΜ1、 ΡΜ2的源極分別接收選中單元和參考單元的信號，PMl的漏極連接ΡΜ2、匪1的源極和ΡΜ3、 匪2的柵極，ΡΜ2的漏極連接ΡΜ3、匪2的源極和ΡΜ2、匪1的柵極，ΡΜ2、ΡΜ3的漏極并聯(lián)連接 PM的源極，匪1、匪2的漏極并聯(lián)連接匪的源極，匪的漏極輸出放大信號，PM的漏極接工作電壓，ΡΜ、ΡΜ1、ΡΜ2和匪的柵極接收使能信號。選中單元與REF1、REF3的讀取比較是并行結(jié)構(gòu)，選中單元與REF2的讀取比較和與REF1、REF3的讀取是串行的關(guān)系。通過控制靈敏放大器的使能信號enable，可使選中單元得到與REFl、REF3比較結(jié)果要先于得到MSB信號。如圖6所示，靈敏放大器的使能信號 enable可控制信號的讀取與鎖存。當enable為低時，作為傳輸管的兩管PMl和PM2導(dǎo)通， 傳入兩輸入信號INI、IN2，然后enable為高，enableB為低，傳輸管PM1、PM2截止，匪和PM 導(dǎo)通，兩反相器耦合構(gòu)成鎖存器，將剛剛輸入的mi和IN2分別拉到VDD和GND。靈敏放大器的使能控制信號enable的上升沿決定了何時輸出，即enable越早變?yōu)楦唠娖剑`敏放大器越早輸出。一種利用前述電路對多值存儲電路進行讀取的方法，包括以下步驟A 選中單元的信號分別與第一參考單元、第二參考單元和第三參考單元的信號進行比較；B 選中單元與第一參考單元、第三參考單元的比較結(jié)果分別經(jīng)第一靈敏放大器、 第三靈敏放大器得到兩路信號；C 選中單元與第二參考單元的比較結(jié)果經(jīng)第二靈敏放大器得到MSB信號；D 若MSB為高電平，則將選中單元與第一參考單元比較結(jié)果輸出作為LSB信號； 否則，將選中單元與第三參考單元比較結(jié)果輸出作為LSB信號。方法還包括通過控制第一靈敏放大器、第二靈敏放大器和第三靈敏放大器的使能信號，使得選中單元與第一參考單元及第三參考單元的比較結(jié)果的輸出先于選中單元與第二參考單元的比較結(jié)果MSB的輸出的步驟。同并行結(jié)構(gòu)相比，首先，上述多值存儲電路的讀取電路只需2個晶體管作選通開關(guān)，比較及選擇的結(jié)果直接得到了 MSB和LSB信號，而無需再通過3-2譯碼器得到閾值狀態(tài)。其次，選中單元經(jīng)過3次復(fù)制送入靈敏放大器的輸入端，減小了靈敏放大器輸入端電容的不匹配度，使得讀容限增加。同串行結(jié)構(gòu)相比，首先，上述多值存儲電路的讀取電路結(jié)構(gòu)簡單，沒有特別復(fù)制的時序約束。其次，速度很快，功耗較低。下面給出相關(guān)結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果及分析。利用spice進行電路仿真，采用0. 18um工藝、3. 3V工作電壓，測量單元處于“01 ” 狀態(tài)的各項參數(shù)。經(jīng)仿真得到讀取狀態(tài)的速度及整個電路的功耗。另外，電路面積可以通過版圖測量或者通過管子的尺寸粗測。表 權(quán)利要求
1.一種多值存儲電路的讀取電路，其特征在于，包括第一靈敏放大器、第二靈敏放大器、第三靈敏放大器、η型MOS晶體管和P型MOS晶體管；所述第一靈敏放大器分別接收選中單元和第一參考單元的信號，第二靈敏放大器分別接收選中單元和第二參考單元的信號， 第三靈敏放大器分別接收選中單元和第三參考單元的信號，所述第二靈敏放大器的輸出端輸出MSB信號，所述η型MOS晶體管和ρ型MOS晶體管的柵極接收MSB信號，所述第一靈敏放大器的輸出端連接η型MOS晶體管的源極，所述第三靈敏放大器的輸出端連接ρ型MOS 晶體管的源極，所述η型MOS晶體管和ρ型MOS晶體管的漏極并聯(lián)輸出LSB信號。
2.如權(quán)利要求1所述的多值存儲電路的讀取電路，其特征在于，所述第一靈敏放大器、 第二靈敏放大器和第三靈敏放大器均包括Ρ型MOS晶體管ΡΜ、ΡΜ1、ΡΜ2、ΡΜ3、ΡΜ4，和η型 MOS晶體管匪、匪1、匪2，其中，ΡΜ1、ΡΜ2的源極分別接收選中單元和參考單元的信號，PMl的漏極連接ΡΜ2、匪1的源極和ΡΜ3、匪2的柵極，ΡΜ2的漏極連接ΡΜ3、匪2的源極和ΡΜ2、匪1 的柵極，ΡΜ2、ΡΜ3的漏極并聯(lián)連接PM的源極，匪1、匪2的漏極并聯(lián)連接匪的源極，匪的漏極輸出放大信號，PM的漏極接工作電壓，ΡΜ、ΡΜ1、ΡΜ2和匪的柵極接收使能信號。
3.一種利用權(quán)利要求1-2中任一項所述電路對多值存儲電路進行讀取的方法，其特征在于，包括以下步驟A 選中單元的信號分別與第一參考單元、第二參考單元和第三參考單元的信號進行比較；B:選中單元與第一參考單元、第三參考單元的比較結(jié)果分別經(jīng)第一靈敏放大器、第三靈敏放大器得到兩路信號；C 選中單元與第二參考單元的比較結(jié)果經(jīng)第二靈敏放大器得到MSB信號；D 若MSB為高電平，則將選中單元與第一參考單元比較結(jié)果輸出作為LSB信號；否則， 將選中單元與第三參考單元比較結(jié)果輸出作為LSB信號。
4.如權(quán)利要求3所述的對多值存儲電路進行讀取的方法，其特征在于，還包括通過控制第一靈敏放大器、第二靈敏放大器和第三靈敏放大器的使能信號，使得選中單元與第一參考單元及第三參考單元的比較結(jié)果的輸出先于選中單元與第二參考單元的比較結(jié)果MSB 的輸出的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多值存儲電路的讀取電路及讀取方法，包括第一靈敏放大器、第二靈敏放大器、第三靈敏放大器、n型MOS晶體管和p型MOS晶體管；所述第一靈敏放大器、第二靈敏放大器和第三靈敏放大器分別接收選中單元和不同參考單元的信號，所述第二靈敏放大器的輸出端輸出MSB信號，所述n型MOS晶體管和p型MOS晶體管的柵極接收MSB信號，所述第一靈敏放大器的輸出端連接n型MOS晶體管的源極，所述第三靈敏放大器的輸出端連接p型MOS晶體管的源極，所述n型MOS晶體管和p型MOS晶體管的漏極并聯(lián)輸出LSB信號。與現(xiàn)有的并行讀取電路相比，本發(fā)明具有面積小、讀容限大的優(yōu)點，與現(xiàn)有的串行電路相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、速度快、功耗低的特點。
文檔編號G11C7/08GK102543147SQ20121001665
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者何燕東, 康晉鋒, 張興, 杜剛, 王源, 高曉敏 申請人:北京大學(xué)