相關(guān)申請

本申請是于2015年12月10日提交的美國專利申請?zhí)枮?4/965,678的國際申請，其要求于2015年6月12日提交的美國臨時申請?zhí)枮?2/174,751的權(quán)益，這兩個申請通過引用以其整體并入本文中。

背景

熱切換電路可由需要電壓電平移位而無需電平轉(zhuǎn)換器的正和/或負(fù)電源改變來獲得電平轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài)的改變的設(shè)備使用。當(dāng)設(shè)備必須轉(zhuǎn)變模式(即，在激活模式和待機(jī)模式之間切換)時，熱切換電路可允許電流快速流經(jīng)電路中的各種組件，因為當(dāng)設(shè)備從一種模式轉(zhuǎn)變到另一種模式時，現(xiàn)有電壓可能已經(jīng)存在于該設(shè)備內(nèi)。因此，熱切換可允許設(shè)備在從一種模式切換到另一種模式時快速從一個電壓電平轉(zhuǎn)變到另一電壓電平。

附圖簡述

本公開在附圖的圖中通過示例而非限制的方式來說明。

圖1是圖示了根據(jù)實施例的存儲器的電路系統(tǒng)的框圖。

圖2圖示了根據(jù)一個實施例的熱切換電路。

圖3圖示了根據(jù)另一實施例的熱切換電路。

圖4圖示了根據(jù)另一實施例的熱切換電路。

圖5是根據(jù)實施例的時序圖。

圖6是用在根據(jù)實施例的熱切換電路中的偏置信號的流程圖。

詳細(xì)描述

熱切換電路可通過改變熱切換電路的輸入狀態(tài)來提供輸出電壓信號在不同的功率域電平之間切換或轉(zhuǎn)變，而不傾斜內(nèi)部電壓電源信號。輸出電壓信號可以從一個功率域切換到另一功率域。同一功率域中的信號可以是低壓(lv)信號，而不同功率域中的信號可以是高電壓(hv)信號。因此，輸出電壓信號可在hv和lv之間轉(zhuǎn)變。hv和lv之間的轉(zhuǎn)變也可被稱為電壓域轉(zhuǎn)變。

熱切換電路可實現(xiàn)原生(native)設(shè)備。原生設(shè)備是零閾值電壓設(shè)備，其可以用于級聯(lián)并且可在hv電路中提供過電壓保護(hù)。一種類型的原生設(shè)備是原生(native)晶體管。

原生設(shè)備可以是n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(nmosfet)，也被稱為nmos。為了維持原生晶體管的安全工作區(qū)(soa)，nmos高壓或“nhv”原生晶體管可被級聯(lián)。

諸如原生晶體管的原生設(shè)備包括在制造原生晶體管期間可被添加的附加掩模。附加掩模的添加可能導(dǎo)致額外的制造時間和/或增加的制造成本。在電路中使用原生晶體管可為電路的過電壓應(yīng)力要求提供解決方案。然而，由于附加掩模的額外制造成本，原生晶體管因成本限制可能不能在熱切換電路內(nèi)實現(xiàn)。

本文中所描述的實施例針對其中可不需要原生晶體管來實現(xiàn)的熱切換電路。熱切換電路的實施例可確保在熱切換電路內(nèi)不存在過電壓應(yīng)力問題。

在實施例中，熱切換電路包括偏置電路。偏置電路包括含有第一晶體管和第二晶體管的級聯(lián)晶體管。第一晶體管的第一柵極在第一節(jié)點處耦合到第二晶體管的第二柵極。偏置電路還包括耦合到第一晶體管或第二晶體管中的至少一個的電壓控制電路。電壓控制電路被配置為改變第一晶體管或第二晶體管中的至少一個的電壓電平，以允許輸出信號的電壓域由于輸入信號的狀態(tài)改變而轉(zhuǎn)變，而不傾斜偏置電路的電源信號。

在實施例中，熱切換還包括耦合到第二節(jié)點的體(bulk)控制器。體控制器被配置為經(jīng)由第二節(jié)點輸出體信號。熱切換還包括第三晶體管，該第三晶體管包括柵極、阱、源極和漏極。第三晶體管的阱耦合到第二節(jié)點，并且阱被配置成經(jīng)由第二節(jié)點接收體信號。熱切換還包括被配置為在電路的輸出端處輸出輸出信號的第三節(jié)點。熱切換還包括耦合到第四節(jié)點的第一反相器。第四節(jié)點被配置為在第一反相器的輸入端處接收電路的輸入信號。

圖1是圖示了根據(jù)實施例的存儲器100的電路系統(tǒng)的框圖。存儲器100的電路系統(tǒng)包括熱切換電路102。當(dāng)設(shè)備在hv和lv之間轉(zhuǎn)變(即，電壓域轉(zhuǎn)變)時，熱切換電路102向設(shè)備(例如，存儲器100)提供快速輸出轉(zhuǎn)變時間。存儲器100的電路系統(tǒng)還包括電阻器梯106、單位增益放大器110和存儲器單元114。熱切換電路102可包括多個熱開關(guān)電路。在所繪制的實施例中，熱切換電路包括熱切換電路104a、熱切換電路104b、…熱切換電路104n和熱切換電路104n+1。比所繪制的更多或更少數(shù)量的熱切換電路可被包括在熱切換電路102中。此后，一個或更多個熱切換電路可被稱為熱開關(guān)電路104。熱開關(guān)電路104可以是本文在圖2-圖4中所描繪的熱開關(guān)電路之一。

每個熱開關(guān)電路104可耦合到被包括在電阻器梯106中的電阻器。在圖1中所示的實施例中，熱開關(guān)電路104a經(jīng)由總線sw1耦合到電阻器梯106；熱開關(guān)電路104b經(jīng)由總線sw2耦合到電阻器梯106；熱開關(guān)電路104n經(jīng)由總線sw(n+1)耦合到電阻器梯106；熱開關(guān)電路104n+1經(jīng)由總線sw(n+2)耦合到電阻器梯106。

電阻器梯106包括經(jīng)由總線耦合到每個熱開關(guān)電路104的電阻器梯電路。每個電阻器梯電路生成模擬電壓(該模擬電壓可在-2.5v到2.5v之間的范圍內(nèi)，例如，基于電阻器梯電路的、通過以100毫伏為單位改變模擬電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)設(shè)置)。電阻器梯106包括被稱為divout108的節(jié)點。電阻器梯104的組合模擬電壓經(jīng)由divout節(jié)點108被承載。

divout節(jié)點108將輸出信號運(yùn)載到單位增益放大器110的正輸入端。單位增益放大器110的輸出端耦合到被稱為vmarg112的節(jié)點。該輸出端反饋到單位增益放大器110的負(fù)輸入端。vmarg節(jié)點112耦合到存儲器單元114的輸入端。

本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識到，出于圖示的目的，存儲器單元114已經(jīng)被簡化，并且不旨在完整的描述。存儲器單元114可耦合到圖1所圖示的所有、一些或更多組件。存儲器單元114可以是被包括在nvm設(shè)備中的非易失性存儲器(nvm)單元。另外，nvm存儲器設(shè)備可包括圖1中所圖示的所有、一些或更多組件。

各種操作可在存儲器單元114上執(zhí)行(例如，擦除、編程和讀取操作)。每個存儲單元114也可與fowler-nordheim編程技術(shù)兼容。

在一個實施例中，每個存儲器單元114可以是二晶體管(2t)存儲器單元。在2t存儲器單元中，一個晶體管可以是存儲晶體管，而另一晶體管可以是傳輸晶體管。在諸如存儲器單元114是nvm單元的其他實現(xiàn)中，nvm單元可包括其他類型的晶體管，諸如單一存儲晶體管(1t)。

在實施例中，熱開關(guān)電路也被稱為熱切換電路。熱切換電路可由存儲器設(shè)備使用，以向存儲器設(shè)備內(nèi)的存儲器單元提供輸出信號。存儲器設(shè)備可以是用于儲存在電子系統(tǒng)中的nvm設(shè)備。nvm設(shè)備準(zhǔn)許在電力不可用時保留信息。nvm設(shè)備可以包括例如只讀存儲器(rom)、可編程只讀存儲器(prom)、可擦除可編程只讀存儲器(eprom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)設(shè)備、閃存單元存儲器、非易失性靜態(tài)ram(nvsram)、ferro電隨機(jī)存取存儲器(fram)。一些存儲器設(shè)備使用可包括存儲元件或電荷儲存層的晶體管和柵極結(jié)構(gòu)。電荷儲存層可以被編程為基于被施加到存儲器設(shè)備的存儲器陣列或由其接收的電壓來儲存數(shù)據(jù)。電壓可由電平轉(zhuǎn)換器施加。在實施例中，存儲器陣列可以是氧化硅氮氧化硅(sonos)類型的存儲器陣列。

盡管相同的參考數(shù)字可被分配給圖2-圖4中的不同信號，但該信號可由不同的源輸入。例如，在圖2中，vpwr信號由參考數(shù)字204表示。vpwr信號204可由一個或更多個源提供，并且不限于由單一源提供。

圖2-圖4中所繪制的接地電位vgnd處于0v。術(shù)語接地電位、接地和/或0v在本文中可交換使用。

圖2-圖4中所描述的熱開關(guān)電路包括多個晶體管。晶體管可以是包括柵極、源極、漏極和阱(或體)的4端子晶體管。晶體管可以是傳輸晶體管或存儲晶體管。傳輸晶體管可以是n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(nmosfet)。

圖2-圖4中的晶體管可包括電荷俘獲存儲晶體管。存儲晶體管使著色氧化層作為柵極。存儲晶體管的安全工作區(qū)(soa)通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于存儲器陣列中的其他晶體管，并且通常不是設(shè)計者極為關(guān)心的。傳輸晶體管可以是soa比存儲晶體管低的晶體管。

圖2圖示了根據(jù)一個實施例的熱切換電路200。熱切換電路200被耦合以在輸入節(jié)點處接收輸入(in)信號202。熱切換電路200還被耦合以接收電壓功率(vpwr)信號204、電壓接地(vgnd)信號206和電壓負(fù)(vneg)信號226。熱切換電路200包括晶體管(m1)210、第一反相器268、第二反相器266、晶體管(m2)216、晶體管(m5)222、晶體管(m6)224、晶體管(m7)230、晶體管(m8)232、晶體管(m9)234。熱切換電路200被耦合以在熱切換電路200的輸出節(jié)點處輸出輸出(out)信號236。熱切換電路200生成控制條(bar)(ctrlb)信號208、控制(ctrl)信號214、內(nèi)部輸出條(outb1)信號218和內(nèi)部輸出(out1)信號228。

在所繪制的實施例中，第一反相器268和第二反相器266各自包括一對nmos和pmos晶體管。熱切換電路200的晶體管(m5)222、(m6)224、(m7)230、(m8)232和(m9)234是nmos晶體管。熱切換電路200的晶體管(m1)210和(m2)216是pmos晶體管。

晶體管(m5)222和(m6)224是交叉耦合的nmos設(shè)備，其使用正反饋來為熱切換電路200提供電平移位。

當(dāng)vneg信號226的電壓處于hv(例如-3v)時，out信號236將從vneg轉(zhuǎn)變到接地(即，0伏特或0v)。晶體管(m7)230和(m8)232可將out信號236拉到vneg或接地(0v)。將ctrlb208和ctrl214輸出到晶體管(m1)210和(m2)216的源極的第一反相器268和第二反相器266可分別具有接地或vpwr的電壓。vpwr可處于1.2v。outb1信號218和out1信號228的電壓也可以是1.2v。晶體管(m6)224的漏極將被耦合以接收1.2v。晶體管(m6)的源極被耦合以接收vneg信號226。如果vneg處于-3v，則熱切換電路200可能由于熱切換電路200中的晶體管m5和m6的漏極到源極兩端的過電壓狀態(tài)而最終故障。

圖3圖示了根據(jù)另一實施例的熱切換電路300。熱切換電路300被耦合以在輸入節(jié)點處接收輸入(in)信號302。熱切換電路300還被耦合以接收電壓功率(vpwr)信號304、電壓接地(vgnd)信號306、電壓負(fù)(vneg)信號326和接地開關(guān)(gndsw)信號344。熱切換電路300包括晶體管(m1)310、晶體管(m3)338、晶體管(m4)340、第一反相器368、第二反相器366、晶體管(m2)316、晶體管(m5)322、晶體管(m6)324、晶體管(m7)330、晶體管(m8)332、晶體管(m9)334和晶體管(m10)348。熱切換電路300生成控制條(ctrlb)信號308、控制(ctrl)信號314、內(nèi)部輸出(out1)信號328、內(nèi)部輸出條(outb1)信號318、內(nèi)部條hv(intbhv)信號342和內(nèi)部hv(inthv)信號364。熱切換電路300被耦合以在輸出節(jié)點處輸出熱切換電路300的輸出(out)信號336。晶體管(m3)338和(m4)340被組合在一起形成負(fù)高電壓(nhv)原生346。

在所繪制的實施例中，第一反相器368和第二反相器366均包括一對nmos和pmos晶體管。熱切換電路300的晶體管(m3)338、(m4)340、(m5)322、(m6)324、(m7)330、(m9)334和(m10)348是nmos晶體管。熱切換電路300的晶體管(m1)310、(m2)316和(m8)332是pmos晶體管。

nhv原生346包括可保護(hù)交叉耦合的hvnmos設(shè)備免受過電壓應(yīng)力的級聯(lián)設(shè)備(晶體管(m3)338和(m4)340)。nhv原生346是零閾值電壓晶體管，并且將靜態(tài)偏置用于級聯(lián)。晶體管(m3)338和(m4)430的柵極都耦合到vgnd信號306(并因此耦合到接地)。因此，out1信號328的最大電壓為0v，以及outb1信號318的最大電壓為-3v。該電壓差可能不會在晶體管(m5)322和(m6)324兩端產(chǎn)生應(yīng)力。

nhv原生346在制造晶體管(m3)338和(m4)340期間可能需要附加掩模(包括一個或更多個額外的層)。術(shù)語nhv原生并且在本文中用于描述nhv原生晶體管或原生晶體管。附加掩模被添加，以創(chuàng)建零閾值電壓設(shè)備，該零閾值電壓設(shè)備可用于級聯(lián)并可在hv電路中提供過電壓保護(hù)。nhv原生346中的附加掩模可能會導(dǎo)致額外的制造成本和/或生產(chǎn)時間。

在電路中使用nhv原生346可提供避免電路的過電壓應(yīng)力要求的解決方案。然而，由于附加掩模的額外制造成本，nhv原生可能因成本限制在熱切換電路中無法實現(xiàn)。

圖4圖示了根據(jù)另一實施例的熱切換電路400。熱切換電路400被耦合以在輸入節(jié)點(即，第四節(jié)點407)處接收輸入(in)信號402。熱切換電路400還被耦合以接收電壓功率(vpwr)信號404、電壓接地(vgnd)信號406和電壓負(fù)(vneg)信號426。熱切換電路400包括晶體管(m1)410、晶體管(m3)412、晶體管(m2)416、晶體管(m5)422、晶體管(m6)424、晶體管(m7)430、晶體管(m8)432、晶體管(m9)434、晶體管(m10)438、晶體管(m4)440、晶體管(m13)448、晶體管(m14)450、晶體管(m15)480、晶體管(m11)452、晶體管(m12)454、晶體管(m10)462、晶體管(m16)470、晶體管(m17)472、晶體管(m18)474和晶體管(m19)476。熱切換電路400生成控制條(ctrlb)信號408、控制(ctrl)信號414、電壓高壓(vhi)信號420、內(nèi)部輸出(out1)信號428、內(nèi)部輸出條(outb1)信號418、內(nèi)部條hv(intbhv)信號442、接地開關(guān)(gndsw)信號444、鉗位控制(clmpcntrl)信號456、鉗位(clamp)信號458、體(bulk)信號460和內(nèi)部hv(inthv)信號464。熱切換電路400被耦合以在熱切換電路400的輸出節(jié)點(即，第三節(jié)點405)處輸出輸出(out)信號436。

圖4中所繪制的信號可承載在各種節(jié)點上。vhi信號420承載在第一節(jié)點401上。bulk信號460在第二節(jié)點403上。out信號436承載在第三節(jié)點405(也被稱為輸出節(jié)點)上。in信號402由第四節(jié)點407(也被稱為輸入節(jié)點)接收并承載在其上。

圖4中的級聯(lián)晶體管478包括級聯(lián)晶體管(m3)412和(m4)440。在所繪制的實施例中，級聯(lián)晶體管478被包括在偏置電路486內(nèi)?？商娲?，級聯(lián)晶體管478可不被包括在偏置電路486內(nèi)。偏置電路486還包括電壓控制電路490。電壓控制電路490耦合到級聯(lián)晶體管478。電壓控制電路490包括交叉耦合的晶體管(m5)422和(m6)424以及鉗位控制電路。鉗位控制電路包括晶體管(m12)454、(m11)452、(m9)434和(m10)426。偏置電路486可改變級聯(lián)晶體管(m3)412和/或(m4)440的電壓電平，以允許熱切換電路400的out信號436的電壓域由于in信號402狀態(tài)的改變而轉(zhuǎn)變。例如，in信號402將狀態(tài)從0v改變到vpwr。在實施例中，in信號402可在lv電壓之間改變狀態(tài)。關(guān)于in信號402的狀態(tài)改變的細(xì)節(jié)在本文中參照圖5進(jìn)行描述。晶體管(m5)422和(m6)424耦合到級聯(lián)晶體管478。晶體管(m11)452的源極耦合到晶體管(m12)454的漏極，二者都耦合到clmpcntrl信號462。熱切換電路400還包括動態(tài)體控制器。當(dāng)晶體管(m13)448、(m14)450和(m15)480組合時，被稱為動態(tài)體控制器484。動態(tài)體控制器484確保適當(dāng)?shù)碾妷罕惶峁┰诘诙?jié)點403，并且因此，電壓可能不總是相同的(并且因此不是靜態(tài)的)。動態(tài)體控制器484確保晶體管(m7)430的阱(或體)在所有工作模式期間相對于其漏極和源極處于最低電壓電位。當(dāng)輸入信號(即，in信號402)處于vpwr時，ctrlb信號408處于0v并且ctrl信號414處于vpwr。inthv信號464可用于控制晶體管(m7)430的柵極，使得當(dāng)inthv信號464處于vpwr時，inthv信號464將承載gndsw信號444的節(jié)點拉到接地。同時，(耦合到晶體管(m15)480的柵極的)inthv信號464導(dǎo)通晶體管(m15)480，該晶體管(m15)480將第二節(jié)點403(也稱為內(nèi)部體節(jié)點)拉到接地(0v)。當(dāng)in信號402處于接地(0v)時，inthv信號464最終轉(zhuǎn)變到vneg。inthv信號464斷開晶體管(m7)430，并且內(nèi)部體節(jié)點403可被拉至與承載gndsw信號444的節(jié)點相同的電壓電位。當(dāng)承載gndsw信號444的節(jié)點處于負(fù)電壓電位時，晶體管(m14)450導(dǎo)通。

在所繪制的實施例中，級聯(lián)晶體管478是高電壓級聯(lián)的晶體管。在另一實施例中，可使用其它晶體管。

在實施例中，偏置電路486可被包括在nvm設(shè)備或非存儲設(shè)備內(nèi)。

組合的晶體管(m5)422和(m6)424可被稱為鎖存器。組合的晶體管(m16)470和(m17)472被稱為第一反相器468。組合的晶體管(m18)474和(m19)476被稱為第二反相器466。

在實施例中，熱切換電路400的晶體管(m3)412、(m4)440、(m5)422、(m6)424、(m7)430、(m9)434、(m10)462、(m11)452、(m13)448、(m14)450、(m15)480、(m17)472和(m19)476是nmos晶體管。熱切換電路400的晶體管(m1)410、(m2)416、(m8)432、(m12)454、(m16)470和(m18)474是pmos晶體管。

在所繪制的熱切換電路400中，不使用原生nhv設(shè)備(例如，不使用原生nhv設(shè)備或原生nhv晶體管，諸如被包括在圖3中的nhv原生346中的那些)。晶體管(m3)412和(m4)440可以是厚的氧化物晶體管，其可以是代替原生nhv晶體管使用的hv晶體管。在實施例中，晶體管(m3)412和(m4)440可以是不同于hv的其他類型的晶體管。晶體管(m3)412和(m4)440由vhi信號420動態(tài)地偏置。vhi信號420的電壓可改變，并且因此是動態(tài)的。因此，vhi信號420的電壓可能不總是相同的(并且因此不是靜態(tài)的)。vhi信號420可在vpwr和0v之間轉(zhuǎn)變，以便動態(tài)地改變偏置電路486的偏置，從而提供過電壓保護(hù)。vhi信號420的電壓根據(jù)vneg信號426的電壓而改變，該vhi信號420耦合到晶體管(m4)440和(m3)412中的每個的柵極。在實施例中，響應(yīng)于vneg信號426在hv和lv之間轉(zhuǎn)變，vhi信號420的電壓為hv，并且響應(yīng)于vneg信號426處于hv，vhi信號420的電壓為lv。vneg也可被稱為內(nèi)部電壓源。

偏置電路486可允許熱切換電路400在各種工作模式下工作。熱切換電路400在初始上電期間可處于激活模式下。vhi信號420的電壓最初為vpwr，clamp信號548的電壓為0v，并且vneg信號426的電壓從0v傾斜到-3.0v。當(dāng)vhi信號420的電壓為vpwr、clamp信號的電壓為0v，并且vneg信號426的電壓為0v時，熱切換電路400可處于待機(jī)模式/禁用模式下。

待機(jī)模式

當(dāng)熱切換電路400處于待機(jī)模式下時，in信號402的電壓處于lv(例如，在0v到vpwr的范圍內(nèi))。負(fù)電壓源，即vneg信號426，處于接地(0v)。晶體管(m1)410的源極被耦合以接收ctrlb信號408。晶體管(m2)416的源極被耦合以接收ctrl信號414。根據(jù)in信號402的電壓狀態(tài)，ctrlb信號408的電壓或ctrl信號414的電壓將處于0v或vpwr(其是被提供給晶體管(m18)474和(m16)470的源極的電壓)。

當(dāng)in信號402的電壓為vpwr時，則ctrlb信號408的電壓為0v，并且ctrl信號414的電壓為vpwr，因為ctrlb信號408和ctrl信號414是以串聯(lián)連接的背靠背反相器(即，反相器468和反相器466)的輸出。反相器468的輸入端被耦合以接收in信號402。反相器466的輸入端被耦合以接收反相器468的輸出。

當(dāng)in信號402的電壓接地(0v)時，則ctrlb信號408的電壓為vpwr，并且ctrl信號414的電壓為0v。intbhv信號442的電壓為vpwr。outb1信號418和out1信號428的電壓由晶體管(m3)412確定，該晶體管(m3)412提供outb1信號418的電壓，該電壓等于晶體管(m3)412的柵極處的電壓(vhi信號420的電壓)減去閾值電壓(vg-vth)。在第一節(jié)點401上承載的vhi信號420的電壓也是vpwr，其中第一節(jié)點401耦合到晶體管(m6)424的柵極，因為vneg信號426處于接地。晶體管(m6)424在亞閾值區(qū)域中工作，這迫使out1信號428的電壓等于vneg信號426的電壓(其在待機(jī)模式下為0v)。晶體管(m4)440的柵極也被耦合以接收被設(shè)置為vpwr的vhi信號420。inthv信號464的電壓將被驅(qū)動到0v。當(dāng)outb1信號418的電壓處于vg-vth并且inthv信號464的電壓為0v時，晶體管(m7)430和(m8)432將被停用/斷開。out1信號428的電壓可驅(qū)動晶體管(m9)434的柵極，然而，該電壓可能不處于強(qiáng)力地驅(qū)動輸出的足夠高的電位，因為在承載out信號436的第三節(jié)點405上可能有大量載荷。因此，晶體管(m1)452和(m12)454用于通過向晶體管(m10)462的柵極提供clmpcntrl信號456來激活/導(dǎo)通晶體管(m10)462。clmpcntrl信號456(其處于vpwr)將out信號436的電壓鉗位到接地(0v)。當(dāng)clmpcntrl信號456的電壓保持在vpwr時，晶體管(m12)454被激活/導(dǎo)通，同時晶體管(m11)452保持截止。這樣將電壓vpwr提供給晶體管(m10)462的柵極(其被耦合以接收clmpcntrl信號456)。

當(dāng)熱切換電路400處于待機(jī)模式下時，clamp信號548的電壓被設(shè)置為vpwr或hv。晶體管(m11)452和(m12)454可確保當(dāng)熱切換電路400斷開時(例如，停用、不使用等)，out信號436處于接地并且不浮動。clamp信號458可處于1.2v，其將晶體管(m10)462的柵極拉到1.2v，并將out信號436拉到接地(0v)。晶體管(m11)452可用于迫使熱切換電路400輸出特定的輸出信號。當(dāng)發(fā)生熱切換時，晶體管(m11)可將out信號拉到vneg。

在圖4的所繪制的實施例中，當(dāng)熱切換電路400處于待機(jī)模式下時，不管in信號402的電壓如何，out信號436都將為0v。

激活模式

當(dāng)熱切換電路400首先導(dǎo)通(或被激活并處于激活模式下)時，in信號402可切換狀態(tài)或可不切換狀態(tài)。例如，in信號402可在0v和vpwr之間改變狀態(tài)，或者可不改變狀態(tài)。如果in信號402切換狀態(tài)并從vpwr轉(zhuǎn)變到0v，則clamp信號458也轉(zhuǎn)變狀態(tài)。clamp信號458的電壓從vpwr轉(zhuǎn)變到0v，并且在轉(zhuǎn)變期間，在晶體管(m10)462的柵極處提供的電壓不足以使晶體管(m10)462導(dǎo)通。因此，晶體管(m10)462是未激活/斷開的。ctrlb信號408和ctrl信號414的狀態(tài)改變，這翻轉(zhuǎn)了鎖存器(包括晶體管(m5)422和(m6)424)的內(nèi)部節(jié)點的電壓。outb1信號418的電壓變?yōu)関neg，并且out1信號428的電壓變?yōu)関g-vth。在outb1信號418和out1信號428的電壓改變(即，翻轉(zhuǎn))之后的短時間內(nèi)，vneg信號426從0v轉(zhuǎn)變到負(fù)電壓。在實施例中，負(fù)電壓范圍為從-2.4v到-3.6v。一旦vneg信號426的電壓達(dá)到一定電壓(例如，-1.8v)，則vhi信號420就從高邏輯電平轉(zhuǎn)變到低邏輯電平(例如，從vpwr到0v)，這樣將intbhv信號442拉至與outb1信號418(其電壓處于vneg)相同。由于vhi信號420的電壓是可變的，因此被稱為具有用于控制級聯(lián)晶體管478(即，級聯(lián)晶體管(m3)412和(m4)440)的動態(tài)偏置控制特征。因此，在實施例中，當(dāng)vneg處于其最大負(fù)電壓時，沒有過電壓應(yīng)力問題會影響級聯(lián)晶體管478。

當(dāng)inthv信號464的電壓處于vpwr且vhi信號420為0v時，晶體管(m6)424可處于截止模式下(其中電流不再流經(jīng)晶體管)。晶體管(m4)440處于深亞閾值中，并將out1信號428的電壓拉至vg-vth。在實施例中，out1信號428的電壓可以標(biāo)稱地為-0.75v。導(dǎo)通晶體管(m7)430的inthv信號464的電壓是vpwr。當(dāng)outb1信號418的電壓處于vneg時，晶體管(m8)432被激活/導(dǎo)通，這樣將out信號436保持在vgnd或0v。

晶體管(m13)448、(m14)450和(m15)480可全都使用，以便確保晶體管(m7)430的阱(或體)在所有工作模式期間相對于其漏極和源極處于最低電壓電位。晶體管(m15)480將被激活/導(dǎo)通，并將bulk信號460的電壓拉到vgnd(其等于晶體管(m7)430的漏極到源極)。bulk信號460處于熱切換電路400的最低電壓電位。

當(dāng)熱切換電路400處于激活模式下并且in信號402將狀態(tài)從第一電壓切換到第二電壓(例如，從vpwr到0v)時，clamp信號458也轉(zhuǎn)變狀態(tài)。當(dāng)in信號402改變狀態(tài)時，vneg信號426保持處于穩(wěn)定的負(fù)電壓(例如，-1.8v)。ctrl信號414和ctrlb信號408的狀態(tài)將intbhv信號442的電壓翻轉(zhuǎn)并拉到vpwr，并將outb1信號418的電壓翻轉(zhuǎn)并拉到vg-vth。在實施例中，outb1信號418的電壓標(biāo)稱地為-0.75v。outb1信號的電壓和inthv信號464的電壓轉(zhuǎn)變到vneg。晶體管(m7)430被禁用/斷開。當(dāng)outb1信號418的電壓近似等于-0.75v時，晶體管(m9)434被激活/導(dǎo)通，這樣將out信號436的電壓拉到vneg。晶體管(m8)432的柵極接收-0.75v的電壓。晶體管(m8)432的漏極接收vneg的電壓(例如，-2.4v到-3.6v)，并且晶體管(m8)432的源極是浮動的。晶體管(m8)432被耦合以在源極上接收足夠的負(fù)電壓，使得晶體管(m8)432被激活。在實施例中，根據(jù)vneg電壓，足夠的負(fù)電壓可介于-1.5v到-0.5v之間(足夠的負(fù)電壓也可能取決于總體過程和溫度條件)。動態(tài)體控制器484可迫使晶體管(m7)430的阱(或體)耦合到gndsw信號444，該gndsw信號444也耦合到晶體管(m8)432的源極。

通過使用動態(tài)體控制器484和用于控制級聯(lián)晶體管478的動態(tài)偏置控制特征，熱切換電路400不利用原生設(shè)備來激活/導(dǎo)通晶體管(m8)和(m9)。動態(tài)體控制器484確保對于所有模式不存在正向偏置條件。動態(tài)體控制器484可確保晶體管(m7)430的阱(或體)處于最負(fù)的電壓，以防止正向偏置問題。通過使用動態(tài)體控制器，在第二節(jié)點403上承載的bulk信號460處于接地和承載gndsw信號444的節(jié)點之間的最低電位。

在實施例中，如果動態(tài)體控制器484被移除并且晶體管(m7)430的阱(或體)轉(zhuǎn)而耦合到vgnd信號406，則可能存在正向偏置條件。當(dāng)體處于比晶體管的漏極或源極更高的電位時，可能會發(fā)生正向偏置條件。例如，如果漏極到體的電壓比體本身更負(fù)，則可能存在正向偏置條件，其中生成了過多的電流(增加的擴(kuò)散電流)。正向偏置可能引起潛在的閉鎖條件。

如果熱切換電路400(起初處于激活模式下或處于激活模式下之后)被禁用或處于待機(jī)模式下，則當(dāng)vneg信號426達(dá)到-1.8時，vneg信號426轉(zhuǎn)變到0v并且vhi信號420從0v轉(zhuǎn)變到vpwr。vhi信號420和clamp信號458轉(zhuǎn)變到vpwr，并將輸出信號out436鉗位到0v。如上根據(jù)待機(jī)模式所描述的，不管in信號402的狀態(tài)如何，out信號436都被鉗位到0v。

在實施例中，vpwr具有近似1.2v的電壓。在激活模式中，當(dāng)vneg信號426從接地轉(zhuǎn)變到hv時，vhi信號420保持處于1.2v，并因此保持高，直到vneg信號426達(dá)到特定的閾值hv(例如，-1.8v)為止。在vneg信號426轉(zhuǎn)變到hv之前，vhi信號420保持高(例如，vpwr)，并且只要vhi信號420為高(即，處于0v或高于0v)，則晶體管中的一個，晶體管(m3)412或晶體管(m4)440，就被激活。如果晶體管(m3)412被激活，則outb1信號418的電壓開始上升，因為intbhv信號442為高，并且vhi信號420為高。如果轉(zhuǎn)而晶體管(m4)440被激活，則out1信號428的電壓將開始上升，因為inthv信號464為高，并且vhi信號420為高。out1信號428的電壓開始上升，直到vneg信號426達(dá)到一定的負(fù)閾值電壓為止。vhi信號420轉(zhuǎn)變到接地(0v)，以便滿足晶體管(m3)412和(m4)440以及晶體管(m5)422和(m6)424的soa要求。

vhi信號420的動態(tài)偏置供熱切換電路400滿足soa要求之用。如果vhi信號420轉(zhuǎn)而是靜態(tài)的，則可能不滿足soa要求。例如，假設(shè)vneg信號426是-3v，并且vhi信號420為高(例如，1.0v)。如果vhi信號420不改變并保持靜態(tài)，則晶體管(m3)412、(m4)440、(m5)422和(m6)424可能因具有4v的漏極到源極的電壓差而變得應(yīng)力過大。

通過使用動態(tài)偏置，soa要求在任何熱切換模式(待機(jī)或激活)中得到滿足。在待機(jī)模式中，當(dāng)vneg信號426達(dá)到約-2v的近似電壓時，vhi信號420將從1.2v轉(zhuǎn)變到接地(0v)。vhi信號420的電壓在轉(zhuǎn)變期間足夠高以保持晶體管(m4)440激活。因此，out1信號428的電壓足夠高以翻轉(zhuǎn)晶體管(m5)422和(m6)424的狀態(tài)。out1信號428或outb1信號418的電壓之一處于vneg。如果，例如out1信號428的電壓為hv，則out1b信號418的電壓可以是vneg(例如，-3v)。晶體管(m7)430、(m8)432和(m9)434可被激活/導(dǎo)通，因為inthv信號464的電壓處于1.2v。晶體管(m8)432的柵極被耦合以接收out1b信號418(具有-3v的電壓)，晶體管(m8)432也可被接通/激活。因此，out信號436被接地(0v)。

如果inthv信號464的電壓為低，并且intbhv信號442的電壓為高，則out1信號436的電壓將為高(處于-3v)，并且outb1信號418的電壓將為接地(0v)。晶體管(m9)434的漏極可將out信號436拉到負(fù)。

如果inthv信號464的電壓轉(zhuǎn)而為低，并且intbhv信號442的電壓為高，則out1信號428的電壓將為高(處于-3v)，并且outb1信號418的電壓將為接地(0v)。晶體管(m9)434的漏極可將out信號436拉為負(fù)。

通過使用用于控制級聯(lián)晶體管478的動態(tài)偏置控制特征，熱切換電路400不利用原生設(shè)備來導(dǎo)通/激活晶體管(m8)432和(m9)434。

在實施例中，熱切換電路可由nvm設(shè)備使用。熱切換電路可由除存儲器設(shè)備之外的設(shè)備使用。例如，通過改變熱切換電路的輸入狀態(tài)，熱切換電路可由需要輸出電壓信號在不同功率域電平之間轉(zhuǎn)變而不傾斜內(nèi)部電壓供電信號的任何設(shè)備使用。

關(guān)于與各種操作模式的各種輸入信號有關(guān)的時序信息的細(xì)節(jié)根據(jù)圖5在本文中進(jìn)行了描述。

圖5是根據(jù)實施例的時序圖500。時序圖500描繪了圖4中所示的各種信號的時序。在實施例中，時序圖500描繪了在如上所描述的激活模式期間的各種信號的時序。時序圖500描繪了in信號502的時序圖、clamp信號504的時序圖、vhi信號506的時序圖、vneg信號508的時序圖、inthv信號510的時序圖、intbhv信號512的時序圖、out1信號514的時序圖、outb1信號516的時序圖以及clmpcntrl信號520的時序圖。

in信號502、clamp信號504、vhi信號506、vneg信號508、inthv信號510、intbhv信號512、out1信號514、outb1信號516和clmpcntrl信號520的時序圖分別對應(yīng)于圖4中的in信號402、clamp信號458、vhi信號420、vneg信號426、inthv信號464、intbhv信號442、out1信號428、outb1信號418和clmpcntrl信號456。

在圖5中，時序圖的y軸描繪了電壓電平。

in信號502的時序圖描繪了在0v開始，上升到vpwr，然后再次下降到0v，并再次上升到vpwr的信號。

clamp信號504的時序圖描繪了在vpwr開始，下降到0v，然后再次上升到vpwr的信號?，F(xiàn)在參照圖4，當(dāng)in信號402處于0v時，clamp信號458處于vpwr。當(dāng)in信號402從0v轉(zhuǎn)變到vpwr時，clamp信號458改變狀態(tài)。例如，當(dāng)in信號402將狀態(tài)從0v改變到vpwr時，clamp信號504在vpwr和0v之間改變狀態(tài)。

vneg信號508的時序圖描繪了在0v開始，逐漸下降到vneg(例如，-3v)，然后再次上升到0v的信號。當(dāng)vhi信號506的時序圖中的vhi信號在vpwr和0v之間轉(zhuǎn)變時，vneg信號508達(dá)到電壓vneg1＝-1.8v?，F(xiàn)在參照圖4，當(dāng)vneg信號426在0v和vneg之間轉(zhuǎn)變時，vhi信號420在vpwr和0v之間轉(zhuǎn)換，vneg信號426。vneg信號達(dá)到vneg1電壓兩次。vhi信號506的電壓根據(jù)vneg信號508的電壓而改變。響應(yīng)于vneg信號508在hv(vneg)和lv(0v)之間轉(zhuǎn)變，vhi信號506為lv(vpwr)，以及響應(yīng)于vneg信號508處于hv(vneg)，vhi信號506的電壓為lv(0v)。

inthv信號510的時序圖描繪了在0v開始，然后上升到vpwr，然后下降到vneg并再次上升到vpwr的信號。現(xiàn)在參照圖4，當(dāng)in信號402在0v和vpwr之間改變狀態(tài)時，inthv信號464改變狀態(tài)(從0v到vpwr、從vpwr到vneg、以及從vneg到vpwr)。

intbhv信號512的時序圖描繪了在vpwr開始，然后逐漸下降到vneg并保持在vneg一段時間，然后再次上升到vpwr，并隨后下降到0v的信號。類似于vneg信號508的時序圖中的vneg信號的轉(zhuǎn)變，intbhv信號轉(zhuǎn)變到vneg?，F(xiàn)在參照圖4，當(dāng)in信號402在0v和vpwr之間改變狀態(tài)時，intbhv信號442改變狀態(tài)(從0v到vneg、從vneg到vpwr以及從vpwr到0v)。

out1信號510的時序圖描繪了在0v開始，然后逐漸下降到-0.75v(其中下降基本上與inthv信號從0v轉(zhuǎn)變到vpwr同時發(fā)生)，然后下降到vneg，并隨后上升到0.3v的信號。現(xiàn)在參照圖4，當(dāng)in信號402在0v和vpwr之間改變狀態(tài)時，out1信號428改變狀態(tài)(從0v到-0.75v、從-0.75v到vneg、以及從vneg到vpwr)。

outb1信號510的時序圖描繪了在0.3v開始，然后逐漸下降到vneg(其中下降基本上與intbhv信號從vpwr轉(zhuǎn)變到vneg同時發(fā)生)，然后上升到-0.75v，并隨后逐漸上升到0v的信號?，F(xiàn)在參照圖4，當(dāng)in信號402在0v和vpwr之間改變狀態(tài)時，outb1信號418改變狀態(tài)(從0.3v到vneg、從vneg到-0.75v、以及從-0.75v到0v)。

clmcntrl信號520的時序圖描繪了在vpwr處開始，然后逐漸下降到-0.75v，隨后再次下降到vneg，并上升到vpwr的信號。vpwr、0v、0.3v、-0.75v可以是lv，而vneg可以是hv。現(xiàn)在參照圖4，當(dāng)in信號402在0v和vpwr之間改變狀態(tài)時，clmpcntrl信號456改變狀態(tài)(從vpwr到-0.75v、從-0.75v到vneg、從vneg到vpwr)。

如以上參照圖4所描述的，當(dāng)in信號402從0v轉(zhuǎn)變到vpwr時，輸出信號out436處于0v?，F(xiàn)在參照圖5，in信號502的時序圖描繪了in信號兩次將狀態(tài)從0v改變到vpwr。從in信號502的時序圖的左側(cè)開始，當(dāng)in信號首先將狀態(tài)從0v改變到vpwr時，clamp信號將狀態(tài)從vpwr改變到0v。out1信號將狀態(tài)從0v逐漸改變到-0.75v。outb1逐漸從0.3v轉(zhuǎn)變到vneg(其為hv)。clmpcntrl信號將狀態(tài)從vpwr改變到-0.75v。vneg信號從0v(其為lv)逐漸轉(zhuǎn)變到vneg(其為hv)。inthv信號將狀態(tài)從0v改變到vpwr。intbhv信號從vpwr逐漸轉(zhuǎn)變到vneg。第二次in信號將狀態(tài)從0v改變到vpwr，clamp信號將狀態(tài)從0v改變到vpwr。out1信號從vneg轉(zhuǎn)變到0.3v。outb1信號將狀態(tài)從-0.75v逐漸改變到0v。clmpcntrl信號從vneg轉(zhuǎn)變到vpwr。vneg信號從vneg逐漸轉(zhuǎn)變到0v。inthv信號從vneg轉(zhuǎn)變到vpwr。intbhv信號從vpwr轉(zhuǎn)變到0v。

如以上根據(jù)圖4所描述的，當(dāng)in信號402從vpwr轉(zhuǎn)變到0v時，輸出信號out436處于vneg?，F(xiàn)在參照圖5，當(dāng)in信號將狀態(tài)從vpwr改變到0v時，clamp信號、vhi信號和vneg信號不改變狀態(tài)。inthv信號轉(zhuǎn)變從0v到vpwr到vneg并返回到vpwr。out1信號轉(zhuǎn)變從0v到-0.75v到vneg到0.3v。clmpcntrl信號轉(zhuǎn)變從vpwr到-0.75v到vneg到vpwr。intbhv信號轉(zhuǎn)變從vpwr到vneg到vpwr到0v。out1b信號轉(zhuǎn)變從0.3v到vneg到-0.75v到0v。

在圖4所繪制的實施例中，輸入信號(in信號402)在熱切換電路400的輸入端處的輸入節(jié)點(即，第四節(jié)點407)處被接收。

偏置信號(即，vhi信號420)在第一節(jié)點401處被生成。第一節(jié)點401耦合到級聯(lián)高壓晶體管478。偏置信號被配置為改變級聯(lián)晶體管478的至少一個晶體管的電壓電平，以允許電路的輸出信號的電壓域由于輸入信號(即，in信號402)的狀態(tài)的改變而轉(zhuǎn)變。參照圖4，由偏置電路486生成的偏置信號在第一節(jié)點401處被生成。偏置信號被配置為改變級聯(lián)晶體管478的晶體管(m3)338和(m4)340在第一節(jié)點401處的電壓電平，以允許out信號436的電壓域由于in信號402的狀態(tài)改變而轉(zhuǎn)變。

輸出信號被輸出，而不傾斜電路的電源信號。參照圖4，out信號436被輸出，而不傾斜熱切換電路400的vneg信號426。因此，vneg信號426保持穩(wěn)定。例如，vneg信號426保持處于-3.0v，而out信號436在0v和hv(例如，vneg)之間改變。當(dāng)vneg信號426穩(wěn)定時，vneg信號426不會降至0v并隨后斜上升至-3.0v，而out信號426發(fā)生電壓域轉(zhuǎn)變。

當(dāng)圖4中的熱切換電路400的偏置電路486在存儲器設(shè)備中實現(xiàn)時，可耦合到非易失性(nvm)存儲器單元。如上所述，偏置電路486包括級聯(lián)晶體管478和耦合到高電壓晶體管478的電壓控制電路490。熱切換電路400還包括動態(tài)體控制器484和耦合到熱切換電路400的輸出端的輸出節(jié)點，所有這些可被容納在存儲器設(shè)備內(nèi)。

圖6是用在根據(jù)實施例的熱切換電路中的偏置信號的流程圖。方法600可由圖4中的電路400執(zhí)行，或者電路400可執(zhí)行本文中所描述的操作的一些或全部。

方法600開始于框610，其中輸入信號在電路的輸入節(jié)點處被接收。參照圖4，in信號402在第四節(jié)點407處被接收。

方法600繼續(xù)到框620，其中，響應(yīng)于輸入信號在lv和接地(0v)之間轉(zhuǎn)變，耦合到第一晶體管的第一信號(ctrlb)被生成，并且耦合到第二晶體管的第二信號(crtl)被生成。參照圖4，響應(yīng)于in信號402改變狀態(tài)(例如，在vpwr和接地(0v)之間)，耦合到晶體管(m1)410的ctrlb信號408被生成。耦合到晶體管(m2)416的ctrl信號414也響應(yīng)于in信號402改變狀態(tài)而被生成。

在實施例中，反相器468根據(jù)in信號402而生成ctrlb信號408。反相器466根據(jù)in信號402而生成ctrl信號414。

方法600繼續(xù)到塊630，其中偏置信號被生成。響應(yīng)于電路的電源信號在hv和lv之間轉(zhuǎn)變，偏置信號的電壓為lv(0v或vpwr)。響應(yīng)于電路的電源信號處于hv，偏置信號的電壓也為lv。參照圖4，偏置信號(即，vhi信號420)由偏置電路486生成。響應(yīng)于熱切換電路400的電源信號(即，vneg信號426)在hv和lv之間轉(zhuǎn)變，偏置信號的電壓為lv。響應(yīng)于電源信號處于hv，偏置信號的電壓也為lv。

方法600繼續(xù)到塊640，其中偏置信號在第一節(jié)點處被施加。參照圖4，偏置信號(即，vhi信號420)在第一節(jié)點401處被施加。第一節(jié)點401耦合到晶體管(m3)412的柵極和晶體管(m4)430的柵極。

方法600繼續(xù)到框650，其中第一晶體管或第二晶體管中的至少一個的電壓電平被調(diào)整，以允許輸出信號的電壓域由于輸入信號的狀態(tài)改變而轉(zhuǎn)變。參照圖4，(m3)420或(m4)430中的至少一個的電壓電平被調(diào)整，以允許out信號436的電壓域由于in信號402的狀態(tài)改變而轉(zhuǎn)變。

方法600繼續(xù)到框660，其中輸出信號被輸出，而不傾斜電路的電源。參照圖4，out信號436被輸出，而不傾斜熱切換電路400的vneg信號426。然后，方法600結(jié)束。

在實施例中，bulk信號460被提供給晶體管(m7)430的阱。bulk信號460被配置為處于熱切換電路400的最低電壓電位(在晶體管(m7)430的漏極和源極處)。

如上所述，當(dāng)熱切換電路400處于待機(jī)模式下時，響應(yīng)于偏置信號(即，vhi信號420)的電壓處于第一電壓(即，vpwr)，輸出信號(即，out信號436)上的電壓被輸出為0v。

當(dāng)熱切換電路400處于激活模式下時，響應(yīng)于in信號402的狀態(tài)改變(即，當(dāng)in信號402將狀態(tài)從vpwr改變到0v時)，輸出信號(即，out信號436)上的電壓以第二電壓(即，vneg)被輸出。

當(dāng)熱切換電路400處于活動模式下時，響應(yīng)于in信號402的狀態(tài)改變(即，當(dāng)in信號402將狀態(tài)從0v改變到vpwr時)，輸出信號(即，out信號436)上的電壓被輸出為0v。

本專利文獻(xiàn)的實施例包括本文中所描述的各種操作。這些操作可由硬件組件、軟件、固件或它們的組合執(zhí)行。

雖然本文中的方法的操作以特定順序示出和描述，但每種方法的操作順序可以被改變，使得特定操作能夠以相反順序來執(zhí)行，或使得特定操作可與其他操作至少部分地并行執(zhí)行。在其它實施例中，不同操作的指令或子操作可以呈間歇和/或交替的方式。本文中所使用的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是指作為標(biāo)簽來在不同元素之間進(jìn)行區(qū)分，并且可不必具有根據(jù)其數(shù)字指示的順序含義。

以上描述闡述了諸如特定系統(tǒng)、組件、方法等的示例的諸多特定細(xì)節(jié)，以便提供對本專利文獻(xiàn)的若干實施例的理解。然而，對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可能明顯的是，本專利文獻(xiàn)的至少一些實施例可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下進(jìn)行實踐。在其他實例中，眾所周知的組件或方法沒有具體描述或者以簡單的框圖格式來呈現(xiàn)，以避免不必要地使本專利文獻(xiàn)模糊。因此，所闡述的特定細(xì)節(jié)僅僅是示例性的。特定的實施例可與這些示例性細(xì)節(jié)不同并且仍然被視為在本專利文獻(xiàn)的范圍內(nèi)。