111的第二控制端k3和完成甄別器114的輸出端ο連接后作為信號放大器11的Done端；第三晶體管M3的一端、第五晶體管M5的另一端、第一預置器115的輸出正端ο和完成甄別器114的第二輸入端en2連接后作為信號放大器11的第一輸出端Doutb ;第四晶體管M4的另一端、第五晶體管M6的另一端、第一預置器115的輸出負端ob和完成甄別器114的第一輸入端enl連接后作為信號放大器11的第二輸出端Dout。
[0060]其中，工作時，可控參考電流源13產生的參考信號和可控數據電流源12產生的數據信號之間的信號差作為信號放大器的輸入信號；當放大器11的輸入信號穩(wěn)定后，放大器11的啟動信號EN由OV轉為VDD，第一預置器115關閉，多路開關111和第一開關113開啟，第一電流Il將從第一開關113的Cl端通過Ml和M3流入多路開關的c3端，同時，第二電流12將從第一開關113的c2端通過M2和M4流入多路開關的c4端，讀出信號放大器11的前級放大部分被啟動。由于放大器11的兩個輸入端IN和INB受到dl和rl線上產生的信號差的控制，在輸入晶體管M3和M4中的產生對應的電壓差異；由于負載晶體管Ml和M2的作用，在輸出端Dout和Doutb上產生電壓差，當輸出電位差大于完成甄別器的甄別差值時，完成甄別器114的輸出端DONE將從OV升到VDD，輸出信號DONE反饋到多路開關111的k3輸入端，多路開關111斷開電源底線連接，使得前級放大部分的晶體管M3和M4的電路失去放大作用；同時輸出信號DONE通過邏輯與門控制將第二開關116開啟，只有在輸入信號EN和甄別信號DONE同時有效時第二開關116才會開啟，鎖存電路功能啟動，由鎖存晶體管M5和M6組成的另一個正反饋信號放大鎖存電路進一步加快Dout和Doutb上電壓差異而迅速變化為O和VDD電位的數字電壓差，當數據鎖存在信號放大器SA的輸出端后，信號放大器SA的兩個輸出端Dout和Doutb —個是0V，另一個是VDD，此時晶體管Ml和M3，以及M2和M4組成的兩個電路中沒有工作電流；存儲模塊讀出數據鎖存在信號放大器SA的輸出端Dout和Doutb以供下一級電路使用；控制信號Done告訴存儲器有效讀出數據已經在數據輸出端Dout和Doutb上；當外部控制信號SAEN轉為O伏，鎖存數據被清除，第二預置器14恢復放大器到預置狀態(tài)以便下一個讀寫操作。
[0061]在本發(fā)明第三個實施例中，信號放大器SA的結構如圖5(c)所不，信號放大器SA的第三種實現方式與上面兩種種實現基本上相同，區(qū)別在于第一晶體管Ml的柵極和第二晶體管M2的柵極均連接鉗位電壓Vrf ;當第一晶體管Ml和第二晶體管M2均為NMOS管時，鉗位電壓Vrf大于Vtl，(Vtl為NMOS管的門檻電壓)；；當第一晶體管Ml和第二晶體管M2均為PMOS管時，鉗位電壓Vrf小于(VDD_Vt2) ; (Vt2為PMOS管的門檻電壓)；鉗位電壓Vrf的具體值可以根據晶體管的具體尺寸和工藝確定；Vt為晶體管的門檻電壓。使用該電路時，數據被瑣存后，電路中仍有工作電流。
[0062]該發(fā)明的優(yōu)點在于減少讀取時間，簡化電路和減少功耗。信號放大器采用了一級放大和鎖存多功能電路，簡化了電路，所用面積減小，使得信號放大和讀取時間減少，由于增加了讀取完成甄別功能，當信號放大功能完成后自動鎖存輸出數據，同時，產生完成信號Done，使得相應的存儲模塊可以關閉節(jié)省功耗。
[0063]在讀出操作開始之前，圖3中的讀取啟動信號RDEN電壓為O伏，表示存儲模塊沒有選中做讀出操作，此時，可控數據電流源和可控參考電流源斷開，沒有電流通過。同時輸入信號CS〈1>到CS〈n>，WL〈1>到WL〈m>以及參考控制輸入信號RFL為0，選擇開關〈1>到<n>和參考線選擇器，以及所有的STT-MRAM存儲單元和參考單元選擇裝置都是斷開的。如圖3所示，信號RDEN也連接在預置器的輸入端EN，預置器(圖4)中的PM0S，Mpll，Mpl2和Mp13導通，使得連接線dl和rl上的電壓為Vol ;信號信號放大器SA的控制信號SAEN將OV使得放大器SA處于非工作狀態(tài)。
[0064]在讀出操作開始之前，如圖5所不，在信號信號放大器SA中，夕卜部輸入信號EN電壓為O伏，此時信號信號放大器SA沒有做讀出操作，多路開關，第一開關113和第二開關116都是斷開的，另外由于輸入信號EN使得預置器中MplO，Mpll以及Mpl2都導通，輸出端Dout和Doutb都被預充電到VDD，完成甄別器輸出端的輸出信號DONE為OV。
[0065]當圖3中輸入信號RDEN變高電位VDD，讀出操作開始，預置器中的晶體管都被斷開；同時可控數據電流源和可控參考電流源分別在數據線dl和參考線rl上產生數據電流Id和參考電流Irf。
[0066]讀出操作開始，字地址譯碼控制信號WLN〈1>到WLN〈m>中的一位WLN〈j>將為高電位VDD，其對應的字線wl〈j>電壓為高，其余的字線都為OV ;這使得所有連接在字線wl〈j>上的存儲單元被選中，這些存儲單元的選擇裝置都導通；同樣，列地址譯碼控制信號CS〈1>到CS〈n>中的一位CS〈i>將為高電位VDD使得只有相對應的位線選擇開關<i>導通，其余的位線選擇開關都是斷開的，數據線dl上的電流Id通過位線選擇開關<i>流到位線bl〈i>上，并流入被字線wl〈j>選中的數據存儲單元I ;同時，參考控制信號RFL將轉變?yōu)楦唠娢皇沟脜⒖季€選擇開關導通，參考電流Irf通過參考線選擇開關流入同樣被字線wl〈j>選中的參考存儲單元RC2 ;數據電流Id的大小取決于數據存儲單元I的磁阻值；參考電流Irf的大小取決于參考存儲單元RC2中的磁阻值。在讀操作時，源線端口 SL〈1>到SL〈n>都接到地線(在寫操作時，它們將接到源線上)；這樣，存儲模塊處于數據讀出狀態(tài)。
[0067]正如圖2所示STT-MRAM存儲單元I中的磁性元件M呈現高電阻或低電阻來表示狀態(tài)“I”或者狀態(tài)“0”，被選中的存儲單元讀出電流Id為讀“O”電流IL或者讀“I”電流IH ;參考電流Irf的大小取決于參考單元的電阻值，IH彡Irf彡IL，一般來說:Irf = (IL+IH)/2 ;因此數據線dl上的電流和參考線rl上的電流之間的差異Id-1rf，成為讀出信號放大器SA兩個輸入；在數據線dl和參考線上的信號穩(wěn)定后，控制信號SAEN變?yōu)楦唠娢籚DD，讀出信號放大器SA啟動。
[0068]圖5中的啟動信號EN由OV轉為VDD，預置器關閉，多路開關和第一開關113開啟，第一電流Il將從多路開關的c3端通過M3和Ml流入第一開關113的Cl端，同時，第二電流12將從多路開關的c4端通過M4和M2流入第一開關113的c2端，讀出信號放大器SA的前級放大部分被啟動。由于放大器的兩個輸入端IN和INB受到dl和rl線上產生的信號差的控制，在輸入晶體管M3和M4中的產生對應的電壓差異；負載晶體管Ml和M2組成正反饋放大器負載將M3和M4漏極間的電壓差異迅速的轉變?yōu)樵谳敵龆薉out和Doutb上的電壓差，M3和M4中產生較小電位的對應輸出端電壓將繼續(xù)降低，而對應電位較大的一端電壓由于“正反饋負載“的作用將加速往上升，該電壓差異反應到輸出端Dout和Doutb上加速它們之間的電壓差；當輸出電位差小于等于門檻電壓時，甄別器的輸出為OV ;多路開關的K3為O且為通路；多路開關導通，第二開關116的K4為0，第二開關116斷開；當輸出電位差大于門檻電壓時，甄別器的輸出端DONE為VDD，多路開關的K3為VDD，多路開關的K3斷開；第二開關116的K4為VDD，第二開關116導通；同時輸出信號DONE通過邏輯與門控制將第二開關116開啟，只有在輸入信號EN和甄別信號DONE同時有效時第二開關116才會開啟，鎖存電路才能啟動，由鎖存晶體管M5和M6組成的另一個正反饋信號放大鎖存電路進一步加快Dout和Doutb上電壓差異而迅速變化為O和VDD電位的數字電壓差，此時存儲模塊讀出數據鎖存在信號放大器SA的輸出端Dout和Doutb以供下一級電路使用；控制信號Done告訴存儲器有效讀出數據已經在數據輸出端Dout和Doutb上。
[0069]作為本發(fā)明的一個實施例，完成甄別器114的門檻電壓的判斷基于其兩輸入端的電壓差大于給定的差值，比如大于VDD/2 ;或者其兩輸入端的電壓之一小于一個給定值，如VDD/3;具體數值根據半導體制造工藝，放大器輸出端負載等情形而定。
[0070]當DONE信號有效時，存儲模塊的輸入控制信號RDEN變?yōu)?V，同時輸入信號CS〈1>到CS〈n>，WL<1>到WL〈m>以及參考控制輸入信號RFL為0，存儲器模塊回到預置狀態(tài)以減少功耗。同時讀出感測放大器SA的輸入控制信號SAEN保持有效，被讀取的有效數據保持在放大器的鎖存器中不會被“丟失”。
[0071]當讀操作完成，存儲模塊的輸入控制信號RDEN和SAEN都變?yōu)?V，同時輸入信號CS〈1>到CS〈n>，WL<1>到WL〈m>以及參考控制輸入信號RFL為0，回到預置狀態(tài)，同時讀出感測放大器SA也回到預置狀態(tài)，放大器的鎖存器中數據被清除，存儲模塊為下一次操作準備就緒。
[0072]圖6示出了本發(fā)明實施例提供的磁存儲器的讀取電路的操作方法實現流程圖，先結合圖3和圖6詳述如下:
[0073]在讀取操作時，存儲模塊的輸入控制信號RDEN變?yōu)閂DD，可控可控參考電流源在參考線上產生參考信號和至少一個可控數據電流源產生數據信號；數據信號和參考信號組成的信號差作為信號放大器的輸入信號。位線鉗制裝置限制流入被選中磁性存儲單元的最大電流；參考線鉗制裝置限制流入被選中參考存儲單元的最大電流；位線鉗制裝置和參考線鉗制裝置大小尺寸相同。
[0074]晶體管Mpll連接數據線和一個預充電電壓Vol，晶體管Mpl2連接參考線和預充電電壓；0彡預充電電壓彡VDD0
[0075]在非讀取操作時，數據線和參考線同時被預置到預充電位，在讀取操作啟動時晶體管Mpll和晶體管Mpl2同時斷開以便在數據線和參考線上產生相應有效信號。
[0076]晶體管Mpl3耦合數據線和參考線，在非讀取操作時，晶體管Mpl3導通以保證在預置狀態(tài)時數據線和參考線都保持相同電位，讀取操作時晶體管Mpl3斷開，在數據線和參考線上產生相應有效信號。
[0077]磁存儲器模塊的信號放大器具有預置，完成甄別邏輯和信號放大以及鎖存電路；在讀取操作開始時，讀取啟動信號RDEN與信號放大器SA啟動信號SAEN之間至少有一個延遲時間，以確保數據線和參考線上的信號差值是穩(wěn)定有效后才啟動信號放大器。
[0078]圖7和圖8是對上述電路的仿真模擬結果。從圖中可見從讀取操作控制信號RDEN到輸出信號Dout/Doutb。圖7顯示讀取數據O操作，圖8顯示讀取數據I操作，從圖中可以看到從讀取操作信號RDEN有效到讀取數據有效所需要的時間小于I納秒。
[0079]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種信號放大器，其特征在于，包括多路開關(111)、選擇器(112)、第一開關(113)、完成甄別器(114)、第一預置器(115)、第二開關(116)、第一晶體管M1、第二晶體管M2、第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5和第六晶體管M6 ; 所述第一晶體管Ml的一端與所述第一開關(113)的第一輸出端Cl連接，所述第一晶體管M