感測放大器及其感測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種感測放大器及其感測方法，且特別是有關(guān)于一種電流感測式的感測放大器及其感測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展,非易失性(Non-volatile)存儲器,例如是閃存(flash)系已廣泛地應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品中。一般而言，當(dāng)欲讀取閃存中一存儲單元(Memory Cell)中記錄的儲存數(shù)據(jù)時，是透過感測放大器以檢測及確定所選定的存儲單元的數(shù)據(jù)內(nèi)容。因此，如何提供一種可有效感測存儲單元數(shù)據(jù)的感測放大器，乃目前業(yè)界所致力的課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是有關(guān)于一種感測放大器及其感測方法，可以逆向電流感測(reversecurrent sensing)的方式感測存儲單元中所儲存的數(shù)據(jù)，并可針對存儲單元的閾值電壓(Threshold Voltage)的變異作補償。
[0004]根據(jù)本發(fā)明一方面，提出一種感測放大器，用以感測存儲單元所儲存的數(shù)據(jù)，其包括箝位電路。此箝位電路耦接于一第一節(jié)點與一第二節(jié)點之間。此箝位電路包括第一P型晶體管(P-type Transistor),其具有第一端,第二端以及接收第一偏壓信號的控制端，此第一 P型晶體管的第一端及第二端分別耦接于第一節(jié)點及第二節(jié)點，于一感測時間區(qū)段內(nèi)，來自存儲單元的感測電流是經(jīng)由第一節(jié)點流入第二節(jié)點。
[0005]根據(jù)本發(fā)明另一方面，提出一種感測方法，用以感測一存儲單元所儲存的一數(shù)據(jù)，該感測方法包括以下步驟:提供一感測放大器，此感測放大器包括箝位電路，此箝位電路耦接于第一節(jié)點與第二節(jié)點之間；以及，提供第一偏壓信號至箝位電路的第一P型晶體管的控制端，此第一 P型晶體管的第一端及第二端分別耦接于第一節(jié)點及第二節(jié)點，于一感測時間區(qū)段內(nèi)，來自存儲單元的一感測電流是經(jīng)由第一節(jié)點流入第二節(jié)點。
[0006]為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下:
【附圖說明】
[0007]圖1繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的感測放大器與一存儲單元的電路圖。
[0008]圖2繪示感測放大器的相關(guān)操作信號的波形圖。
[0009]圖3繪示繪示依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的感測放大器與一存儲單元的電路圖。
[0010]圖4繪示依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的感測放大器與一存儲單元的電路圖。
[0011]圖5繪示繪示感測放大器的相關(guān)操作信號的波形圖。
[0012]圖6繪示依據(jù)本發(fā)明的第四實施例的感測放大器與一存儲單元的電路圖。
[0013]【符號說明】
[0014]10、30、40、60:存儲器
[0015]100、300、400、600:感測放大器
[0016]102、302、402、602:存儲單元
[0017]104、304、404、604:箝位電路
[0018]106、306、406、606:預(yù)充感測電路
[0019]108、308、408、608:閂鎖器
[0020]BL:位線
[0021]CSL:共同源極線
[0022]N1、N2、N3、SENA:節(jié)點
[0023]MPl?MP3:第一?第三P型晶體管
[0024]MNS:隔離晶體管
[0025]MNT:傳輸晶體管
[0026]MNL:限制晶體管
[0027]MN:晶體管
[0028]Csen:感測電容器
[0029]BLS:隔離控制信號
[0030]IPC:傳輸控制信號
[0031]STR:感測電壓信號
[0032]CLK:脈波信號
[0033]INV:控制電位
[0034]BLCl?BLC3:第一?第三偏壓信號
[0035]V (CSL)、V (NI)?V (N3)、V (SENA):電位值
[0036]Tsen:感測時間區(qū)段
[0037]Tset:偏壓設(shè)定時間區(qū)段
[0038]Tstr:數(shù)據(jù)判斷時間區(qū)段
[0039]I1、12、13、16:感測電流路徑
【具體實施方式】
[0040]第一實施例
[0041]請同時參考圖1及圖2，圖1繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的感測放大器100與一存儲器10的電路圖。圖2繪示感測放大器100的相關(guān)操作信號的波形圖。存儲器10包括多個用以儲存數(shù)據(jù)的存儲單元102。感測放大器100用以經(jīng)由一位線BL感測存儲單元102所儲存的數(shù)據(jù)，感測放大器100包括箝位電路104及預(yù)充感測電路106。箝位電路104耦接于第一節(jié)點NI與第二節(jié)點N2之間，用以至少于感測時間區(qū)段Tsen內(nèi)使第一節(jié)點NI的電位值高于第二節(jié)點N2的電位值。箝位電路104包括第一 P型晶體管MP1，其具有第一端、第二端以及接收第一偏壓信號BLCl的控制端。第一 P型晶體管MPl的第一端及第二端分別率禹接于第一節(jié)點NI及第二節(jié)點N2，于感測時間區(qū)段Tsen內(nèi)，來自存儲單元102的感測電流是經(jīng)由第一節(jié)點NI流入第二節(jié)點N2。預(yù)充感測電路106耦接于第二節(jié)點N2，用以于感測時間區(qū)段Tsen之后，依據(jù)第二節(jié)點N2的電位值，判斷存儲單元102所儲存的數(shù)據(jù)。上述的第一 P型晶體管MPl例如是P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor, MOSFET)。存儲器10例如是非易失性存儲器，如NAND閃存，而存儲單元102例如是非易失性存儲器中的一存儲單元。
[0042]隔離晶體管麗S被耦接于第一節(jié)點NI與第三節(jié)點N3之間，并受控于隔離控制信號BLS，以決定是否將感測放大器100與存儲單元102隔離。
[0043]預(yù)充感測電路106包括感測電容器Csen，此感測電容器Csen的一端耦接第二節(jié)點N2，另一端接收脈波信號CLK。預(yù)充感測電路106更可包括閂鎖器108及傳輸晶體管MNT。于此例中，閂鎖器108包括兩個互相串接的反向器，用以輸出一控制電位INV，此控制電位INV例如具有高電位以及低電位兩種電位狀態(tài)。傳輸晶體管MNT具有第一端、第二端以及接收傳輸控制信號IPC的控制端。傳輸晶體管MNT的第一端及第二端分別耦接至第二節(jié)點N2以及閂鎖器108。
[0044]為清楚說明感測放大器100的作動，茲輔以圖2所繪示的波形圖說明如下。
[0045]首先，在偏壓設(shè)定時間區(qū)段Tset內(nèi)，各節(jié)點N1、N2、N3的電位值(圖2中分別以V(N1)、V(N2)、V(N3)表示)是被設(shè)定成適合對存儲單元102進行感測的電位值。于此偏壓設(shè)定時間區(qū)段Tset內(nèi)，存儲單元102的共同源極線(Common Source Line)CSL的電位值(圖2中以V(CSL)表示)被提升至高電位(如1.5伏特)，且第一節(jié)點NI的電位值逐漸提升至一目標電平，此目標電平是小于共同源極線CSL的電位值。換言之，此時第一節(jié)點NI耦接至存儲單元102的源極端，而共同源極線CSL耦接至存儲單元102的漏極端。而在偏壓設(shè)定完成時，第一 P型晶體管MPl的第一端的電位值(即第一節(jié)點NI的電位值)是被箝位在一個比第一偏壓信號BLCl高出一閾值電壓(Threshold Voltage)的電位值。且在此偏壓設(shè)定時間區(qū)段Tset內(nèi)，傳輸控制信號IPC為致能而導(dǎo)通傳輸晶體管MNT，以將具有低電位(例如是接地電位，如O伏特)的控制電位INV傳送至第二節(jié)點N2，使得第一節(jié)點NI的電位值高于第二節(jié)點N2的電位值。
[0046]接著，于感測時間區(qū)段Tsen，脈波信號CLK的電位值是于感測時間區(qū)段Tsen起始時點被下拉，使得第二節(jié)點N2的電位在此時跟著被下拉，并使得第一節(jié)點NI與第二節(jié)點N2的電壓差增加。之后，于感測時間區(qū)段Tsen內(nèi)，假設(shè)存儲單元102的閾值電壓為低閾值電壓，而使得感測電流得以產(chǎn)生，感測電流系沿著第三節(jié)點N3、隔離晶體管麗S、第一節(jié)點N1、箝位電路104的第一 P型晶體管MPl、第二節(jié)點N2的路徑(以圖1中箭頭Il代表之)對第二節(jié)點N2進行充電。如此一來，與脈波信號CLK的電位值沒有于感測時間區(qū)段Tsen起始時點被下拉的作法相較，由于第一 P型晶體管MPl的第一端與第二端間的電位差被加大，故加寬了第一 P型晶體管MPl的飽和操作區(qū)間(saturat1n window)(亦即增加了第一 P型晶體管MPl維持在飽和操作區(qū)操作的電壓范圍)，進而降低第一 P型晶體管MPl操作至三極管區(qū)(tr1de reg1n)的機會。
[0047]另一方面，于感測時間區(qū)段Tsen內(nèi)，第一節(jié)點NI耦接至存儲單元102的源極端，而感測電流自存儲單元102的源極端流入感測放大器100。且由于傳輸控制信號IPC在此時間區(qū)段Tsen內(nèi)為非致能，使得傳輸晶體管MNT為不導(dǎo)通，故當(dāng)感測電流流至第二節(jié)點N2后，是對感測電容器Csen進行充電并使感測電容器Csen累積電荷，進而使第二節(jié)點N2的電位值逐漸升高。
[0048]于感測時間區(qū)段Tsen的終點時，第一偏壓信號BLCl為非致能以關(guān)閉第一 P型晶體管MPI，接著，脈波信號CLK的電位值被上拉(pull high)，使得第二節(jié)點N2的電位值跟著被上拉。上拉后的第二節(jié)點N2的電位值是于數(shù)據(jù)判斷時間區(qū)段Tstr內(nèi)被用以判斷存儲單元102所儲存的數(shù)據(jù)。進一步地說，在數(shù)據(jù)判斷時間區(qū)段Tstr，第一偏壓信號BLCl為非致能，使得第一 P型晶體管MPl不導(dǎo)通。接著，用以控制讀取存儲器數(shù)據(jù)的感測電壓信號STR是被致能，以導(dǎo)通晶體管麗，使得預(yù)充感測電路106得以依據(jù)第二節(jié)點N2的電位值判斷存儲單元102所儲存的數(shù)據(jù)。
[0049]第二實施例
[0050]圖3繪示依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的感測放大器300與一存儲器30的電路圖。與第一實施例的不同在于，感測放大器300的箝位電路304更包括第二 P型晶體管MP2。第二P型晶體管MP2具有第一端、第二端以及接收第二偏壓信號BLC2的控制端。第二 P型晶體管MP2的第一端(連接至圖中的節(jié)點SENA)及第二端分別耦接于第一 P型晶體管MPl的第二端及第二節(jié)點N2。類似于第一 P型晶體管MP1，在偏壓設(shè)定完成時，第二 P型晶體管MP2的第一端的電位值是被箝位至一個比第二偏壓信號BLC2高出一閾值電壓的電位值。其中，第二偏壓信號BLC2是小于第一偏壓信號BLCl (例如-0.25伏特)。于感測時間區(qū)段Tsen內(nèi)，感測放大器300對存儲單元302進行感測，并使來自存儲單元302的感測電流沿著第三節(jié)點N3、隔離晶體管麗S、第一節(jié)點N1、箝位電路304的第一 P型晶體