TW541528B - Bootstrap circuit - Google Patents
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541528 A7 B7 五、發明説明(1 ) 發明背景 發明領域 本發明一般而言關於一靴帶式電路,更特定而言,係關 於用以實施一高速快閃記憶體,及具有一良好資料保持能 力的記憶體單元之字元線靴帶式電路。 先前技藝說明 一般而言,為了在一讀取運作時,增加由一低電壓驅動 的快閃記憶體單元中讀取運作的速率,一低電位供應電壓 (LOW Vcc; LVcc)使用一鞭帶式電路來啟動,以供應該啟動 電壓到一字元線。 如果使用該靴帶式電路來增壓該字元線電壓,會有一保 持的問題,因為如果由該勒帶式電路所增壓的該字元線電 壓太低,其很難來正確地讀取該單元電流,而且如果該字 元線電壓太高,則對於該單元閘極造成應力。因此,由該 靴帶式電路增壓的該字元線電壓必須在一給定的電壓範圍 内被增壓。 現在請參考圖1,將在以下說明一習用字元線靴帶式電 路的架構。 該習用的字元線靴帶式電路包含一第一階段1 0至一第三 -階段3 0,用於以三個步驟加壓施加於該字元線的該供應電 壓 ς Vcc,。 該第一階段ίο包含一第一預充電單元11,用於根據一第 一時脈信號CLK1以一給定的電位^ Vcc’或4 Vcc-Vt,來預充電一 第一節點Q 1,及一第一電容C 1,用於根據一反衝信號 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 :線 4 - 541528 A7 B7 五、發明説明(2 KICK以一第一電位4 V 1 ’加壓:該第一節點Q 1。 該第二階段20包含一第二預充電單元21,用於根據該第 一時脈信號CLK1以一給定電位4 Vcd ; Vcc-Vt,來預充電一第 二節點Q2,一第一 PMOS電晶體P 1,其連接在該第一節點 Q 1及該第三節點Q 3之間,並由一第二時脈信號CLK2驅 動,一第一NMOS電晶體N1,其連接於該第三節點Q3及該 接地Vss之間,其由一第三時脈信號CLK3驅動,及一第二電 容C 2,其連接於該第二節點Q 2及該第三節點Q 3之間,用 於以一第二電位‘ V2,加壓該第二節點Q2。 裝 :線 該第三階段3 0包含一第三預充電單元3 1,用於根據該第 一時脈信號CLK1以一給定電位4 Vcd 4 Vcc-Vt,來預充電一第 四節點Q 4,一第二PM0S電晶體P 2,其連接於該第二節點 Q 2及該第五節點Q 5之間,並由該第二時脈信號CLK2驅 動,一第二NM0S電晶體N2,其連接於一第五節點Q5及該 接地Vss之間,並由該第三時脈信號CLK3驅動,及一第三電 容C 3,其連接於該第四節點Q 4與該第五節點Q 5之間,用 於以該第三電位‘ V 3,加壓該第四節點Q 4。 一種用以驅動該習用依上述建構的字元線靴帶式電路之 方法,其將在以下參考圖2來說明,其顯示為每個信號輸 入個別階段的波形。 現在請參考圖2,在由一'第一時間T 0到一第二時間T 1的 時段中,該第一,第二及第三時脈信號CLK1,CLK2及CLK3 被保持在LOW狀態,而該反衝信號KICK被保持在HIGH狀 態。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541528 A7 B7 五 發明説明(3 ) 在此狀態中,於第二時間T 1,如果該第 時脈信號CLK1,CLK2及CLK3由一 LOW狀態偏移到一 mGH狀 態,而該反衝信號KICK由一 HIGH狀態偏移到_ l〇W狀態, 在該狀態改變到一HIGH狀態的正邊緣期間中,該第一,第 及第預充兒單元1 1,2 1及3 1係由該第一時脈信號CLK] 所驅動,該第—及第二PM0S電晶體Η及P2係由該第二時 脈信號⑽所關閉,而該第一及第二NM〇s電晶體ν^ν2 由蔹第二時脈信號CLK3所開啟。 一因此’ -電流路徑形成在該第一預充電單元u及該反衝 信號肌的-來源之間,用於以該第—電容ci輸出的該供 應電壓‘Vcc,來預充電該第一預充電單元n,所以該第一節 點Q1以孩供應電壓,Vcc,的電位來預充電。同時,—電云路 徑形成在該第二預充電單元21及該接地心之間,並通過 孩第一 NMOS電晶體N1,用於以該第二預充電單元η輸出 的該供應電H,來預充電該第二電容c2,所以該第二節 點Q2以該供應電壓1,的電位來預充電。同時,—電流路 徑形成在㈣三預充電單元31及該接地^之間,並通過 該第二NMOS電晶體N2,用於以該第三預充電單元Η輸出 的菽供應電壓‘Vcc,來預充電該第三電容〇,所以該第四節 點Q4以該供應電壓‘Vcc,的電位來預充電。 在:該第:時Γβ,τ1到一第三時間T2的期間中,該第 第一及第二時脈信號CLK1,CLK2及CLK3被保持在一 HIGH狀心而茲反衝信號KICK被保持在一 LOW狀態◊因 此’該第-節點…,帛二節點Q2及第四節點…的電位即
裝 玎
:線 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210 X 297公^------ 541528 A7 B7 五、發明説明(4 ) 維持該供應電壓;Vcc’的電位。
在此狀態中,於第三時間T2,如果該第一,第二及第三 時脈信號CLK1,CLK2及CLK3由一 HIGH狀態偏移到一 LOW狀 態,而該反衝信號KICK由一 LOW狀態偏移到一 HIGH狀態, 在該狀態改變到一 LOW狀態的負邊緣期間中,該第一,第 二及第三預充電單元1 1,2 1及3 1並非由該第一時脈信號 CLK1所驅動,該第一及第二PMOS電晶體P 1及P2係由該第 二時脈信號CLK2所關閉,而該第一及第二NMOS電晶體N 1 及N2由該第三時脈信號CLK3所開啟。
•因此,在該第一節點Q 1上第一電位‘ V 1,係由對應於該 反衝信號KICK的電位來增加。舉例而言,如果該反衝信號 KICK的電位為4 Vcc’,其相同於該供應電壓‘ Vcc’,該第一電 位‘ V 1 ’即增加‘ 2Vcc’。然後,在該第二節點Q2上的第二電 位‘ V2 ’即增加‘ 3Vcc’,因為該第一電位‘VI,經由該第一 PMOS電晶體P 1來傳送,其係由該第二時脈信號CLK2所開 啟。同時,在該第四節點Q 4上的該第三電位‘ V 3,即增加 ‘ 4Vcc’,因為該第二電位V 2經由該第二PMOS電晶體P 2傳 送,其係由該第二時脈信號CLK2所開啟。因此,輸出到一 最終字元線靴帶式電路之輸出終端的增壓電壓Vboot即增 .加 ’4Vcc’。 如上所述,輸出到該習用字元線鞭帶式電路的輸出終端 的增壓電壓Vboot可由以下公式1表示。 [公式1]
Vboot = a V2 + Vcc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 541528 A7 B7 五 發明説明(5 ) =α(α Vl+Vcc) + Vcc =a { a(a Vcc+Vcc)+Vcc}+Vcc =a {a2Vcc+ aVcc+Vcc}+Vcc =aJVcc+a2Vcc+aVcc+Vcc =(a3+a2+a+l)Vcc 其中‘ a ’為個別階段中電容的耦合比例。
如果構成個別階段的電容耦合比例‘ a,為“ 1,,,根據公 式1,該增壓電壓Vboot為4 Vcc。此時,該搞合比例ς a,為 “ 1 ’’的意義在於該電容傳送100%的增壓電壓Vboot。一般而 言,一電容的耦合比例‘ a ’約為0·6〜0.7( 60〜70% )。
換言之,如公式1所示,在習用字元線|化帶式電路中的 問題是,如果該電容的摘合比例‘ a ’被決定,該增壓電壓 Vboot係與Vcc成比例改變。舉例而言,在Vcc 1.6〜2V的操作 中,構成所有階段的一電容之耦合比例‘ a,之總和為 “ 3 ”(即,(a 3+ a 2+ a + 1) = 3),該增壓電壓Vboot的電壓範 圍即增加到4.8〜6 V。 換言之,一通用字元線電壓的目標規格在1 V的範圍内擺 盪。但是,在習用字元線靴帶式電路的增壓電壓Vboot中的 擺堡範圍會超過該字元線電壓的目標規格。由於此原因, 該字元線電壓的限度不能確保,而一通用目標規格範圍也 不能確保。此外,在一高電位供應電壓(HIGH Vcc; HVcc)快 閃記憶體單元中,一習用字元線靴帶式電路可藉由形成小 的電容耦合比例來應用。即使在此例中,該字元線電壓的 限度不能確保,一讀取操作不能夠穩定地進行。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541528 A7 B7 五、發明説明(6 、發明概要 本發明係設計來解決上述的問題,而本發明的目的在於 疋地執仃一快閃記憶體單元的讀取運作,其中一靴帶式 私路被建構成僅在一高電位電壓被箝制,並可在一 低私位私壓源LVcc’下正常地運作,並藉由感應該高電位電 £源HVcc及该低電位電壓源,LVcc”來容易地控制一字元線 增壓電壓。 為了達到上述目的,根據本發明的一增壓電廢產生器之 特徵在於其包含一供應電壓位準偵測單元,用以偵測一高 迅位供應電壓’及使用一參考電壓的一電位供應電壓;及 立曰C兒壓產生咨,用以根據由該供應電壓位準偵測單元 的輸出信號所產生的一箝制信號來控制該增壓電壓的位 準。 同時,根據本發明的一增壓電壓產生器之特徵在於,其 ,含-供應電壓位準偵測單元,π以偵測一高電位供應電 壓使用-參考電壓的一電位供應電壓;及一箝制信號 產生早兀’用以根據該供應電壓位準偵測單元的一輸出信 f來ff —箝制信號;及—增壓電壓產生器,)¾以根據該 接制化號担制一增壓電壓的位準。 圖式簡單說明 解 雨述本發明的各方面及其它特徵將在以下的描述中 釋,並配合參考所附圖式,其中: 圖1所不為一習用靴帶式電路的架構; 圖2所示為輸人來驅動圖i之轨帶式電路的每個信號波 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 541528 A7 B7 五 發明説明(7 形; 圖3所示為根據本發明之靴帶式電路的方塊圖; 圖4所示為圖3之參考電壓產生器的架構; 圖5所示為圖3之供應電壓位準偵測器的架構; 圖6所示為圖3之增壓電壓產生器的架構; 圖7所示為用以產生圖6所示之箝制信號之波形;
圖8所示為輸入來驅動圖6所示之增壓電壓產生器之每個 信號波形,其係當使用一低電位供應電壓時; 圖9所示為輸入來驅動圖6所示之增壓電壓產生器之每個 信號波形,其係當使用一高電位供應電壓時; 圖1 0所示為圖1所示的該靴帶式電路之特性; 圖1 1所示為圖3所示的該靴帶式電路之特性;及 圖1 2及圖1 3所示為圖3所示的靴帶式電路之模擬結果之 曲線。 較佳具體實施例之詳細說明
本發明將參考所附圖式來藉由一較佳的具體實施例進行 詳細說明,其中相同的參考編號係用來代表相同或類似的 零件。 現在請參考圖3,其將說明根據本發明一具體實施例之 靴帶式電路。該靴帶式電路包含一參考電壓產生單元100, 用以產生該參考電壓VREF ; —供應電壓位準偵測單元200, 用以比較該參考電壓VREF,及用來偵測一高電位電壓HVcc 或一低電位供應電壓LVcc之供應電壓Vcc,及一增壓電壓產 生單元300,用以輸出一增壓電壓Vboot,其根據由該供應電 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541528 A7 B7 五、發明説明(8 ) 壓位準偵測單元200到一字元線的輸出信號HVCC所產生的 一箝制信號來控制。 該參考電壓產生單元100包含一參考電壓產生器120,用 以產生該參考電壓VREF,及用以驅動該參考電壓產生器120 的一驅動器110。 該驅動器110包含連接在一致能信號EN源及一第一節點 Q 1之間的第一電容C 1,及連接在該供應電壓Vcc源及該第 一及第二節點Q 1及Q2之間的第一及第二PMOS電晶體P 1及 P 2,其被驅動為一電流鏡像。同時,該驅動器11〇進一步包 含連接在該第一及第二節點Q 1及Q 2之間的第一及第二 NMOS電晶體N1及N2,及該第三節點Q3,並由該電流鏡像 驅動,及連接在該第三節點Q 3及該接地Vss之間的第三 NMOS電晶體N 3。同時,該第一及第二PMOS電晶體P 1及P 2 係由該第二節點Q 2的電位所驅動,該第一及第二NMOS電 晶體N 1及N2係由該第一節點Q 1的電位驅動,而該第三 NMOS電晶體N3係由該致能信號EN所驅動。 該參考電壓產生器120包含連接在該供應電壓Vcc源及一 第四節點Q4之間的一第三PMOS電晶體P3,而第四及第五 PMQS電晶體P4及P5係並聯連接在該第四節點Q4及一輸出 .終端之間,用以輸出一參考電壓VREF。該參考電壓產生器 120進一步包含一第四NM〇g電晶體N4,其連接在該輸出終 端及該接地Vss之間,並由一二極體驅動,及連接在該第四 NMOS電晶體N 4及該接地Vss之間的一第五NMOS電晶體N 5。 同時,該第三PMOS電晶體P 3永遠由該接地Vss驅動,第四 -11 -
裝 玎
:線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541528 五 A7 B7發明説明(9 ) 及第五PMOS電晶體P4及P5由該第二節點Q2的電位驅動, 第四NMOS電晶體N4由該參考電壓VREF驅動,而該第五 NMOS電晶體N5由該致能信號EN所驅動。 同時,該參考電壓產生單元100可包含一穩定裝置,其中 複數個電容被並聯連接在該參考電壓產生器120的輸出終端 中,藉以穩定該參考電壓VREF。 該供應電壓位準偵測單元200包含一供應電壓轉換單元 210,用以傳送該供應電壓Vcc,一比較器220,用以比較該 參考電壓VREF及該轉換單元210的該輸出信號HFVDD,及一 輸出單元230,用以接收該比較器220的輸出信號來輸出一 箝制信號CLAMP。 該供應電壓轉換單元210包含第二及第三電阻R2及R3, 其串聯連接於該供應電壓Vcc源及該接地Vss之間,及該第 五節點Q 5,用以輸出對應於該供應電壓Vcc之輸出信號 riFVDD到該第五節點Q 5 〇此時,該第三電阻R3具有高於該 第二電阻R2的電阻值,藉以傳送完整的供應電壓Vcc源到 該第五節點Q 5。 同時,該供應電壓轉換單元210可包含複數個由PMOS或 NMOS電晶體形成的二極體,用以散佈該供應電壓Vcc,除 .了該第二及第三電阻R2及R3之外,以輸出該輸出信號 HFVDD。 再者,該供應電壓轉換單元210進一步包含第六及第七 PMOS電晶體P 6及P 7,其係並聯連接於該供應電壓Vcc源及 該第二電阻R2之間,並由該第一反相器I 1的輸出信號驅 裝 玎
:線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) -12- 541528 A7 B7 五、發明説明(Η)) 動,以反相該外部驅動信號ATD。 該比較器220包含第八及第九PMOS電晶體P8及P9,其連 接在遠供應電壓Vcc源及該第六與第七節點Q 6及Q 7之間, 並由遠電流鏡像驅動,第7T及第七NMOS電晶體n 6及N 7連 接於該第八節點Q 8及該第六與第七節點Q 6及Q 7之間,並 由一差動放大器驅動,及一第四電阻R4及一第八NMOS電 晶體N 8,其係串聯連接於該第八節點q 8及該接地Vss之 間。同時,該第八及第九PMOS電晶體P8及P9係由該第七節 點Q 7的電位驅動,該第六NMOS電晶體N 6由該供應電壓轉 換單元210的該輸出信號HFVDD所驅動,該第七NMOS電晶骨# N 7係由該參考電壓VREF驅動,而該第八NM0S電晶體N 8係 由外邵施加的驅動信號A T D所驅動。 該輸出單元230包含第二〜第四反相器12〜14,用以接收來 自該第六節點Q6的輸出信號來輸出該輸出信號HVCC。 該增壓電壓產生單元300包含一第一階段310〜第三階段 330 ’用以加壓該字元線電壓來在三個步驟中增壓該字元 線,如圖6所示。 琢第一階段310包含由該第一時脈信號CLK驅動的一第— 預充電單元311,用以預充電該第九節點Q 9到一給定的電位 •VcC^ Vcc>vt,而連接在該第九節點Q9及該反衝信號KICK之
間的第二電容C 2,係用以加壓該第九節點Q 9到第一電位 VP 琢第二階段320包含由該第一時脈信號CLK1驅動的一第二 預充電單元321,用以預充電該第十節點Q 1〇到一給定的電 ---------- _ 13 _ 本紙張尺度適用中ii^^CNS) Α4規格(―疋-_ 裝 η
:線 541528 A7 B7 五、發明説明(11 )
位’Vcc’或’Vcc-Vt’,一第十PMOS電晶體P 10連接於該第九節 點Q 9與該第十一節點Q 11之間,並由該第二時脈信號CLK2 驅動,一第九NMOS電晶體N9連接在該第十一節點Q11及該 接地Vss之間,並由該第三時脈信號CLK3驅動,一第十 NMOS電晶體N 10連接於該供應電壓Vcc源及第十一節點Q 11 之間,並由該箝制信號CLAMP驅動,以預充電該第十一節 點Q 11到該供應電壓Vcc的電位,及一第三電容C 3連接於該 第十節點Q 1 0及該第十一節點Q 1 1之間,用以加壓該第十 節點Q10到該第二電位V2。
該第三階段330包含一第三預充電單元331,其由該第一 時脈信號CLK1驅動,用以預充電該第十二節點Q 12到一給 定的電位’Vcc’或’Vcc-Vt’,一第十一 PMOS電晶體P 11連接於 該第十節點Q 10及該第十三節點Q 13之間,並由該第二時脈 信號CLK2驅動,一第十一 NMOS電晶體N 11連接於該第十三 節點Q 13與該接地Vss之間,並由該第三時脈信號CLK3驅 動,一第十二NMOS電晶體N 12連接於該供應電壓Vcc源及該 第十三節點Q 13之間,並由該箝制信號CLAMP驅動,以預充 電該第十三節點Q 13到該供應電壓Vcc之電位,而一第四電 容C 4連接於該第十二節點Q 1 2與該第十三節點Q 1 3之間, .用以加壓該第十二節點Q 1 2到該第三電位V 3。 此時,該箝制信號CLAMP係由圖7所示的一波形所驅動的 一箝制信號產生器(未示出)來驅動。 更詳細地說明,該箝制信號產生器係由一給定的時脈信 號CLK驅動,一延遲的時脈信號CLK_delay,其中該時脈信號 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541528 A7 ___ B7 五、發明説明(12 ) CLK係被延遲一段給定的時間,及來自該供應電壓位準偵 測單元200的該輸出信號HVCC。舉例而言,當該時脈信號 CLK處於一 LOW狀態時,該延遲的時脈信號CLKjielay處於一 HIGH狀態,一 HIGH狀態的箝制信號CLAMP在當該供應電壓 位準偵測單元200的輸出信號HVCC由一 LOW狀態偏移到一 HIGH狀態時即輸出。 換言之,該箝制信號產生器可被建構來輸出一致能狀態 的該箝制信號CLAMP,用以當該時脈信號CLK處於LOW狀 態,該延遲的時脈信號CLK_delay處於HIGH狀態,及該供應 電壓位準偵測單元200的該輸出信號HVCC處於HIGH狀態時 來驅動該第十及第十二NMOS電晶體N 10及N 12,或可建構 來當該供應電壓位準偵測單元200的輸出信號HVCC由一 LOW 狀態偏移到一 HIGH狀態時即輸出一致能狀態的箝制信號 CLAMP。同時,該箝制信號CLAMP係輸出在一致能狀態, 使得該時脈信號CLK被該箝制信號產生器延遲,也就是 說,該延遲的時脈信號CLK_dday及該時脈信號CLK。 同時’在該第二階段的第十NM〇S電晶體N 10及在該第三 階段的第十二NMOS電晶體N 12可根據該箝制信號CLAMP的 狀態而實施為PMOS電晶體或一位準偏移電路。 上述字元線靴帶式電路的驅動特性將在以下詳細說明。 在該參考電壓產生單元1〇〇中,如果一 mGH狀態的致能信 號E N由外部施加,該驅動單元11〇的第一電容c 1即由該致 能信號EN充電,該第三NM0S電晶體N3被開啟,且該參考 電壓產生器120的第五NMOS電晶體N 5被開啟。因此,該第 ______ -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 541528 A7 B7 五、發明説明(13 ) 三節點Q 3保持該接地Vss的電位,並經由該第一節點q 1或 邊第一電容C 1輸入該致能信號e N,在一段給定時間之 後,使得該第三節點Q 3被偏移到一 HIGH狀態。 同時,當該第一節點Q 1的電位被偏移到一 HIGH狀態,該 第一及第二NMOS電晶體N 1及N 2被驅動為一電流鏡像,皆 被開啟’所以該第一及第二節點q 1及q 2的電位維持該接 地Vss之電位。因此,當該第一及第二PM〇S電晶體p }及p 2 被驅動為一電流鏡像,並被開啟,相同的電流流到該第一 PMOS電晶體p 1側,相同於該第二pM〇s電晶體p 2側,所以 該第一 PMOS電晶體p 1被驅動為一固定電流源。 同時’當該第一 PMOS電晶體P 1被驅動為一固定的電流 源時,一固定的電流流到該第一節點q 1。當該第一及第二 NMOS電晶體n 1及N 2被驅動為一電流鏡像時,該相同電流 流到該第二NM〇S電晶體N2側,其相同於該第_NM〇s電晶 體N 1側。因此,當該第二NM〇S電晶體N 2被驅動為一固定 電流源來流動一固定電流到該第二節點q時,一固定電壓 的電位即輸出到該驅動單元11〇的該輸出終端。 同時’當在該參考電壓產生器120的第四節點q4永遠被 施加孩接地Vss的電位時,其透過該第三PMOS電晶體p 3施 加到該供應電壓Vcc,以保持該·供應電壓Vcc之電位。在此 狀〜下、‘ 一固定電壓的電位被施加到來自該第二節點q 2 的第四及第五PMOS電晶體P4及P5,該第四及第五卩^^以電 晶體P 4及p 5被保持在開啟。 同時違第四NMOS電晶體N4及該第五NMOS電晶體n 5被 - ——---— —__ -16 - 本紙張尺度適财S S轉準(CNS) A4規格(謂χ 297公爱) 541528 A7B7 五、發明説明(14 )
連接的點可保持該接地Vss的電位,因為該第五nmos電晶 體N 5係由居致说#號e N來開啟。因此,當經由該第三 PMOS電晶體P 3施加的該供應電壓Vcc被散佈集中在該參考 電壓產生器120的輸出終端,一給定電位(約12 v)的參考電 壓VREF被輸出到該輸出終端。換言之,該參考電壓VREf^^ 據該第二PMOS電晶體p 3的臨限電壓,該第四及第五pmqs 電晶體P4及P5,及集中在該輸出終端上的該第四及第五 NMOS電晶體N 4及N 5之臨限電壓,來散佈到一給定的電 位。 同時’在该供應電壓位準偵測單元2〇〇中的供應電壓轉換 單元210使用該第二及第三電阻r 2及R3來散佈該施加的供 應電壓Vcc到一給定的電位,並經由該輸出終端輸出對應於 施加到該第三電阻R3之兩端電壓的該輸出信號HFVDD。該 輸出k號HFVDD具有的電位大致相同於該供應電壓ycc,並 回應於該供應電壓Vcc來增加。 同時’經由在該參考電壓產生器12〇中的輸出終端輸出的 參考電壓VREF被輸入到該比較器220的第七NMOS電晶體 N7°同時,來自該供應電壓轉換單元21〇的輸出信號Hfvdd 被輸入到該比較器220的該第六NMOS電晶體N 6。同時,當 HIGH狀怨的驅動信號a T Μ被輸入到該第八N]y[〇g電晶體 N 8 ’該第八節點q 8被開啟來維持該接地vss之電位。 在此狀態下’如果該參考電壓VREF高於該輸出信號 HFVDD(即VREF > Vcc),該第六NMOS電晶體N6在當該第七 NMOS電晶體n 7為開啟時,即保持關閉。當該第七節點q 7 ___ - 17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 541528 A7 B7 五 發明説明(15 的電位藉此保持在該接地Vss的電位時,該第八及第九 PMOS電晶體P 8及P 9被開啟。因此,該第六節點Q 6被施加 該供應電壓Vcc,該開啟的第八PMOS電晶體P 8,所以該供 應電壓Vcc的電位可被保持。然後,該輸出單元230被施加 來自該第六節點Q 6的該供應電壓Vcc之電位,以透過該第 二〜第四反相器12〜14來輸出一 LOW狀態的該輸出信號 HVC。 相反地,如果該輸出信號HFVDD高於該供應電壓Vcc的該 參考電壓VREF(即Vcc> VREF),其即增加,該第六NMOS電晶 體N6在當該第七NMOS電晶體N7被開啟時即被開啟。因 此,該第六節點Q 6維持該接地Vss之電位。接下來,該輸 出單元230被施加來自該第六節點Q 6的該接地V s s之電位, 以透過該第二〜第四反相器12〜14來輸出一 LOW狀態的輸出 信號HVCC。 同時,該增壓電壓產生單元300根據該箝制信號CLAMP而 具有不同的驅動特性。此將在以下參考圖8及圖9來說明。 圖8所示為當該供應電壓Vcc為一高於該參考電壓VREF 6勺高 電位供應電壓HVcc時,輸入到個別階段的每個信號之波 形。圖9所示為當該供應電壓Vcc為一低於該參考電壓VREF -的低電位供應電壓LVcc時,輸入到個別階段的每個信號之 波形。 如圖8所示,如果該供應電壓Vcc低於由該參考電壓產生 單元100所產生的該參考電壓VREF(即該供應電壓Vcc為一低 電位供應電壓LVcc),該供應電壓位準偵測單元200輸出一 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 玎
•線 541528 A7 B7 五、發明説明(16 ) LOW狀態的該輸出信號hvcc。益L ,,- L 猎此,該箝制信號CLAMP保 持一 LOW狀態。因此,該第— 弟一階段320的該第十NMOS電晶 體N 10及該第三階段330的該箓 弟十二NM〇S電晶體N 12,其皆 構成該增壓電壓產生單元^ 严 早疋3〇〇’並保持在開啟。當該第十及 第十二NMOS電晶體Ν 10及ΧΓ 扣— 12被關閉時,該增壓電壓產生 單元300代表與習用的軌帶式雨 电路具有相同的驅動特性。 但是,如圖9所示,如果兮| &广 衣成供應電壓Vcc高於該參考電壓 丽(即該供應電壓Vcc為—高電位供應電壓論),該供應 電壓位準偵測單元200輸出—麵狀態的該輸出信號 HVCC。在一焱給定時間之後,該箝制信號⑶八嫌保持在一 HIGH狀悲。因此,當該第二階段32〇的第十NM〇s電晶體N 1〇 及該第三階段330的第十二NMOS電晶體N 12被開啟,該增壓 電壓產生單元300代表與該習用靴帶式電路不同的驅動特 性。 因此,如果該箝制信號CLAMP處於一 LOW狀態,當該增 壓電壓產生單元300代表與該習用靴帶式電路相同的驅動特 性時’僅將說明該箝制信號CLAMP處於一 HIGH狀態的狀 況。
現在請參考圖9。在一第一時間τ 〇到一第二時間τ 1的時 .段期間,該第一,第二及第三時脈信號CLK1,CLK2及CLK3 被保持在LOW狀態,而該反衝信號KICK被保持在HIGH狀 態。同時,該供應電壓位準偵測單元2〇〇的輸出信號HVCC 被保持在LOW狀態,而該箝制信號CLAMP被保持在LOW狀 η 〇 19 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) S41528 五、 A7 B7 發明説明( 17 在此狀態下,於第二時間T 1,如果該第_,第二及第三 =脈信號CLK1,CLK2及CLK3由一 L0W狀態偏移到一 mGH狀 磋,且該反衝信號KICK由一 HIGH狀態偏移到一 L〇w狀能, 在該狀態被改變到一 high狀態的正邊緣中,該第一〜第二 預充電單兀311〜331由該第一時脈信號CLK1驅動,該第十及 第十一 PMOS電曰曰曰體p 10及P i!被該第二時脈信號⑽謂閉’ 而孩第九及第十-NM〇S電晶體跳仙被該第三時脈信穿 CLK3開啟。 ;ϋ 裝 二因此,-電流路徑形成在該第一預充電單元3ΐι及該反衝 k號KICK之間’以預充電該第二電容C2到由該第一預充· 早元311所輸出的該供應電壓Vcc,所以該第九節物以: :應電壓Vcc的電位進行預充電。同時,_電流路徑經由;; 吊九NMOS電晶體則形成在該第二預充電單元切與該接地 Vss之間’以預充電該第三電容^到來自該第二預充。電單― 供應電壓Vcc ’所以該第十節點⑽以該供應電見壓: 的電位進行預充電。同S争’一電流路徑經由該第十CC 電晶體NU形成在該第三預充電單元331與該接地% 以預充電該第四電容C4到來自該第三預充電單元33ι的^ 電壓Vcc’所以該第十二節點Ql2以該供應電壓vcc '、、怎 .行預充電。 、 J兒乜進 在由該第二時間丁1到第三時間T2的時段期間,因為二、 第一〜第三時脈信號CLK1〜CLK3保持一 HIGH狀態,而謗反= 信號KICK保持一 L0W狀態,該第九節點Q9,該第十節= Q 1 0及忒第十二節點q丨2保持該供應電壓Vcc的電位。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) -20- 541528 A7 _ B7 五、發明説明(is ) 後,於一第五時間11,如果該供應電壓位準偵測單元200的 輸出信號HVCC由一 LOW狀態偏移到一 HIGH狀態,於該第三 時間T2,該箝制信號CLAMP由一 LOW狀態偏移到一 HIGH狀 態。 在此狀態下,於該第三時間T2,如果該第三時脈信號 CLK3由一 HIGH狀態偏移到一 LOW狀態,該第九及第十一 NMOS電晶體N9及Nil被開啟,而該第十及第十二NM0S電 晶體N 10及N 12被關閉。因此,該第十一及第十三節點Q 11 及Q 13被預充電到一箝制電壓Vclamp。 .在由該第三時間T2到一第四時間T3的時段期間,該第一 及第二時脈信號CLK1及CLK2保持一 HIGH狀態,該第三時脈 "ί吕號CLK3保持一 LOW狀態,而該籍制信號CLAMP保持一 HIGH狀態。因此,該第十及第十二節點Q 1〇及q 12保持該箝 制電壓Vclamp的電位。接著,於第六時間12,如果該供應電 壓位準偵測單元200的輸出信號HVCC由一 HIGH狀態偏移到 一 LOW狀態,於該第四時間τ 3,該箝制信號CLAMP由一 HIGH狀態偏移到一 LOW狀態。 在此狀態下,於該第四時間T 3,如果該第一及第二時脈 信號CLK1及CLK2被偏移到一 LOW狀態,而該反衝信號KICK -由一 LOW狀態偏移到一 HIGH狀態’該第一〜第三預充電單 元311〜331並不由該第一時政信號CLK1驅動,而該第十及第 十一 PMOS電晶體p 1〇及ρ η由該第二時脈信號CLK2開啟。 因此’在該第九節點Q 9的第一電位ς V Γ由對應於該反衝 信號KICK的一電位所增加。舉例而言,假設該反衝信號 _ -21 - 本紙張尺度適用中國國家標琢(CNS) A4規格(210 X 297公釐) * ' 541528 A7B7 五、發明説明(19 ) KICK的電位為相同於該供應電壓Vcc^々ς Vcc’,該第一電位 ‘ V 1’增加為’2Vcc’。然後,在該第十節點Q 1〇上的該第二電 位ς V2’增加為’3Vcc-Vclamp’,因為該第一電位ς V 1,經由該第 二時脈信號CLK2所開啟的第十PMOS電晶體P 10來傳送。同 時,在該第十二節點Q 12上的第三電位‘ V 3,增加為ύ 4Vcc-2Vclamp’,因為該第二電位12’經由該第二時脈信號CLK2所 開啟的該第十一 PMOS電晶體P 11來傳送。因此,輸出到該 最終字元線靴帶式電路中的輸出終端的增壓電壓Vboot增加 為 ‘ 4Vcc- 2Vclamp’。 如上所述,該增壓電壓Vboot係輸出到該增壓電壓產生器 中的輸出終端,其可由公式2表示。 [公式2]
Vboot = a (V2-Vclamp) + Vcc =a {a (Vl-Vclamp)+Vcc-Vclamp}+Vcc
Vcc+Vcc)- a Vclamp4- a Vcc- a Vclamp+Vcc =(a3+a 2+ a+l)Vcc-( a2+a )Vclamp 其中‘ a ’為在個別階段中電容的耦合比。 如果構成個別階段的電容耦合比例‘ a,為“ 1”,根據公式 2 ’該增壓電壓Vboot4 ‘ 4Vcc- 2Vdamp,。換言之,如果使用該 -高電位供應電壓HVcc,該第十“及第十三節點q丨丨及q 13被 預充電到該箝制電壓Vdamp,因為該箝制信號CLAMP維持— HIGH狀怨。因此,所輸出的該增壓電壓vb〇〇t相較於先前技 藝可降低為‘ 2Vclamp’。因此,輸出到該增壓電壓產生器單 元300的輸出終端的增壓電壓量Vboot可以藉由控制該箝制電 ____-22- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(21〇x297公釐)
裝
541528 A7 B7 五 發明説明(20 壓Vclamp來適當地調整。 比較本發明的靴帶式電路與該習用靴帶式電路之間的特 性,其將在以下參考圖10及圖11來說明。圖10及圖11所示為 根據供應電壓Vcc的變化,在一低溫COLD,一室溫ROOM及 一高溫HOT之下該增壓電壓Vboot中特性的變化。圖10所示 為習用靴帶式電路的特性,而圖11所示為靴帶式電路的特 性。 現在請參考圖10,其可看出習用靴帶式電路輸出到該輸 出終端的增塵電壓Vboot位準,當該供應電壓Vcc由1.6 V增加 到2.1 V時,由4.5 V變化到6 V。換言之,如果該習用靴帶式 電路施加1.6 V的供應電壓Vcc,該4.5V的增壓電壓Vboot被輸 出到該輸出終端。如果該習用勒:帶式電路施加2.1 V的增壓 電壓Vboot,該6 V的增壓電壓Vboot即輸出到該輸出終端。 因此,雖然一通用字元線電壓的目標規格必須在1 V内擺 盪,在習用靴帶式電路中該增壓電壓Vboot的擺盪範圍約為 1.5 V,其超過了該字元線電壓的目標規格範圍。因此,該 習用靴帶式電路之問題不僅是該字元線電壓的限度無法確 保,但該目標規格範圍也不能確保。 相反地,由圖11可以看出,本發明的勒:帶式電路輸出到 該輸出終端的增壓電壓Vboot位準,當該供應電壓Vcc由1.6 V 增加到2.1 V時,由4.5 V變化到5.1 V。因此,其可看出在本 發明的靴帶式電路中增壓電壓Vboot的擺盪範圍約為0.6 V, 其進一步小於該習用靴帶式電路中該增壓電壓Vboot的擺盪 範圍。此係因為當施加於本發明的靴帶式電路之供應電壓 -23- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 玎
•線 541528 A7 B7 五 發明説明(
Vcc增加到1.8 V時(即當該供應電壓Vcc增加到高電位供應電 壓HVcc時),例如公式2的增壓電壓Vboot的電壓被下降為 4 2Vclamp’,當該箝制信號CLAMP由該供應電壓位準偵測單 元所產生時。因此,本發明的靴帶式電路可得到的結果 是,該增壓電壓Vboot的變化範圍相較於該靴帶式電路的變 化範圍可改善100%。 裝 同時,如上所述,本發明的靴帶式電路在當施加低電位 供應電壓LVcc及高電位供應電壓HVcc時具有不同的特性。 該特性將參考圖12及圖13來說明,其中一波形4 Ads’代表在 一讀取操作時用以選擇一給定記憶體單元之位址信號,一 波形ς VI’代表該第一階段310的輸出電壓,一波形‘V2’代表 該第二階段320的輸出電壓,而一波形‘ Vboot’代表輸出到該 第三階段330的增壓電壓。
圖12為當一低電位供應電壓LVcc施加於本發明的靴帶式 電路時之模擬結果。當在室溫ROOM下,一低電位供應電 壓LVcc(即1.6 V )被施加於該靴帶式電路,使用該箝制信號 CLAMP做為一輸入的第十及第十二NM0S電晶體N 10及N 12並 未被驅動,所以未造成一籍制運作。因此,其可看出圖12 中的模擬結果代表與習用靴帶式電路相同的驅動特性。 由圖13可看出,該高電位供應電壓HVcc當該高電位供應 電壓HVcc(即2.0 V )被施加於本發明的靴帶式電路中之靴帶 式電路時,由該供應電壓偵測單元所偵測,所以造成一箝 制運作來由標示為Ά ’的電壓符制該增壓電壓Vboot。 如上所述,根據本發明,一鞭帶式電路被建構成僅在一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) -24- 541528 A7 B7 五 發明説明(22 高電位電壓HVcc被箝制,並在一低電位電壓源LVcc下正常 地運作,以容易地控制一字元線增壓電壓,其藉由感應該 高電位電壓源HVcc及該低電位電壓源LVcc。因此,本發明 之優點在於其可穩定地執行一快閃記憶體單元之讀取運 作。
再者,本發明可藉由降低由於在該高供應電壓HVcc下之 高字元線電壓而施加於該單元的一應力來改善一單元保持 特性。 本發明已參考關於一特殊應用之特殊具體實施例來加以 說明。本技藝專業人士在得知本發明的原理之後,將可認 知到在其範圍内額外的修正及應用。 因此,所附的申請專利範圍係要涵蓋本發明範圍内任何 及所有這些應用,修正及具體實施例。
-25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
Claims (1)
- 六、申請專利範圍 1. 一種靴帶式電路,其包含: 一供應電壓位準偵測單元,用以偵測一高電位供應電 壓及使用一參考電壓之電位供應電壓;及 一增壓電壓產生器,用以根據由該供應電壓位準偵測 單元之輸出信號所產生的一箝制信號來控制該增壓電壓 的位準。 2. —種靴帶式電路,其包含: 一供應電壓位準偵測單元,用以偵測一高電位供應電 壓及使用一參考電壓之電位供應電壓;及 一箝制信號產生單元,用以根據該供應電壓位準偵測 單元的一輸出信號來產生一箝制信號;及 一增壓電壓產生器,用以根據該箝制信號來控制該增 壓電壓的位準。 3. 如申請專利範圍第2項之靴帶式電路,其中該參考電壓 產生器包含: 一參考電壓產生單元,用以產生該參考電壓,及 一驅動單元,用以驅動該參考電壓產生單元。 4. 如申請專利範圍第3項之靴帶式電路,其中該參考電壓 產生單元包含: 第一及第二PMOS電晶體並聯連接於該供應電壓源及 一輸出終端之間,並由該驅動單元的輸出信號所驅動; 一第三PMOS電晶體連接於該供應電壓源及該第一及 第二PMOS電晶體之間,並由一接地信號驅動; 一第一 NMOS電晶體連接於該輸出終端與該接地之 -26- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541528 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 間,並由該參考電壓驅動;及 一第二NMOS電晶體連接於該第一 NMOS電晶體與該接 地之間,並由一致能信號驅動。 5. 如申請專利範圍第3項之|化帶式電路,其中該驅動單元 包含: 一第一電容連接於該致能信號源及該第一節點,用以 充電該致能信號; 一第四PMOS電晶體連接於該第一電容及該供應電壓 之間,並由該輸出終端的電位驅動; 一第五PMOS電晶體連接於該供應電壓及該輸出終端 之間,並由該輸出終端的電位驅動; 一第三NMOS電晶體連接於該第四PMOS電晶體及該第 二節點之間,並由該第一節點的電位驅動; 一第四NMOS電晶體連接於該輸出終端及該第二節點 之間,並由該第一節點的電位驅動; 一第一電阻連接於該第四NMOS電晶體與該第二節點 之間;及 一第五NMOS電晶體連接於該第二節點與該接地之 間,並由該致能信號驅動。 6. 如申請專利範圍第2項之靴帶式電路,其中該供應電壓 位準偵測單元包含: 一供應電壓轉換單元,用以轉換該供應電壓; 一比較器,用以比較該供應電壓及該參考電壓;及 一輸出終端,用以輸出該比較器的該輸出信號。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 玎線 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項之勒:帶式電路,其中該供應電壓 轉換單元由連接於該供應電壓源及該接地之間的第二及 第三電阻形成,或由串聯連接於該供應電壓源及該接地 之間的第一及第二二極體。 8. 如申請專利範圍第7項之靴帶式電路,其中該第一及第 二二極體包含NMOS或PMOS電晶體。 9. 如申請專利範圍第6項之靴帶式電路,其中該比較器包 含一差動放大器。 10. 如申請專利範圍第9項之孰帶式電路,其中該差動放大 器包含: 一第六PMOS電晶體連接於該供應電壓源及該輸出終 端之間,並由該第三節點的該電位所驅動; 一第七PMOS電晶體連接於該供應電壓源及該第三節 點之間,並由該第三節點的該電位所驅動; 一第六NMOS電晶體連接於該輸出終端及該第四節點 之間,並由該供應電壓轉換單元之輸出信號所驅動; 一第七NMOS電晶體連接於該第三節點及該第四節點 之間,並由該參考電壓驅動; 一第四電阻連接於該第四節點及該接地;及 一第八NMOS電晶體連接於該第四電阻與該接地之 間。 11. 如申請專利範圍第6項之靴帶式電路,其中該輸出單元 包含= 一第一反相器,用以反相該比較器的一輸出信號; -28- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 541528 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 一第二反相器,用以反相該第一反相器的一輸出信 號;及 一第三反相器,用以反相該第二反相器的一輸出信 號。 12. 如申請專利範圍第2項之勒:帶式電路,其中該增壓電壓 產生器包含: 裝 一第一裝置,用以根據一第一時脈信號及一反衝信號 來提高一第一輸出的電位到一第一電位; 一第二裝置,用以根據一第一時脈信號,一第二時脈 .信號,一第三時脈信號及該箝制信號來提高一第二輸出 卽點的電位到一弟二電位,及 一第三裝置,用以根據該第一時脈信號,該第二時脈 信號,該第三時脈信號及該箝制信號來提高一第三輸出 節點的電位到一第三電位。13. 如申請專利範圍第12項之孰帶式電路,其中該第一裝置 包含: 一第一預充電單元,其由該第一時脈信號驅動,用以 轉換該供應電壓到該第一輸出節點;及 一第二電容連接於該反衝信號及該第一輸出節點之 間。 _ 14. 如申請專利範圍第12項之靴帶式電路,其中該第二裝置 包含: 一第二預充電單元,其又該第一時脈信號驅動,用以 轉換該供應電壓到該第二輸出節點; -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 六、申請專利範圍 一第八PMOS電晶體連接於該第一輸出節點及該第五 節點之間,並由該第二時脈信號驅動; 一第九NMOS電晶體連接於該第五節點及該接地之 間,並由該第三時脈信號驅動;一第一箝制裝置連接於該第五節點及該供應功率終端 之間,並由該箝制信號驅動,用以預充電該第五節點; 及 一第三電容連接於該第五節點及該第二輸出節點之 間。 15·.如申請專利範圍第14項之靴帶式電路,其中該第一及第 二箝制裝置由一 PMOS電晶體或一 NMOS電晶體,或由一 位準偏移電路形成。 16·如申請專利範圍第12項之鞭帶式電路,其中該第三裝置 包含:一第三預充電單元,其由該第一時脈信號驅動,用以 轉換該供應電壓到該第三輸出節點; 一第十PMOS電晶體連接於該第二輸出節點及該第六 節點,並由該第二時脈信號驅動; 一第十NMOS電晶體連接於該第六節點及該接地之 間,並由該第三時脈信號驅動-; 一第二箝制裝置連接於該第六節點及該供應功率終端 之間,並由該箝制信號驅動,用以預充電該第六節點; 及 一第四電容連接於該第六節點及該第三輸出節點之 -30- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 541528 A BCD 六、申請專利範圍 間。 17·如申請專利範圍第16項之靴帶式電路,其中該第一及第 二箝制裝置由一 PMOS電晶體或一 NMOS電晶體,或由一 位準偏移電路形成。 18. 如申請專利範圍第2項之勒:帶式電路,其中該箝制信號 產生單元係由一第五時脈信號驅動,其中該第四時脈信 號及該第四時脈信號被延遲一段給定時間,及該供應電 壓位準偵測單元之輸出信號來輸出該箝制信號。 19. 如申請專利範圍第18項之勒:帶式電路,其中該箝制信號 被偏移到一致能狀態,其時間為該供應電壓位準偵測單 元的該輸出信號由一 LOW狀態偏移到HIGH狀態,如果該 第四時脈信號處於一 LOW狀態而該第五時脈信號處於一 HIGH狀態。 20. 如申請專利範圍第19項之靴帶式電路,其中該箝制信號 藉由該弟四時脈信號及該第五時脈信號之差異被保持在 一致能狀態。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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