[发明专利]一种基于动态参考的非挥发存储器读取电路

权利要求书

1.一种基于动态参考的非挥发存储器读取电路，其特征在于：该读取电路由负载电路PR0与PR1，动态参考单元，NMOS钳位晶体管NC0与NC1，位线选择开关MUX和电压比较放大器VC组成；NMOS钳位晶体管的源极经位线选择开关MUX连接待读取的非挥发存储器数据单元与动态参考单元，NMOS钳位晶体管的栅极由V_{G_clamp}信号进行控制，其漏极连接负载晶体管的漏极，负载晶体管源极接电压源Vdd，栅极由V_{G_clamp}信号进行控制，数据单元支路与动态参考单元支路在负载晶体管源极处的读取电压，分别记为V_data与V_ref，它们同时接入电压比较放大器的两个输入端，同时V_data还连接动态参考单元中两个晶体管的栅极，用于控制动态参考单元的电阻；执行读取操作时，会有电流从Vdd，经负载电路，NMOS钳位晶体管，位线选择开关，非挥发存储器数据单元与动态参考单元，最终流向低电位Vss；由于数据单元与动态参考单元的电阻不同，因此在两个支路会产生不同的电流，分别记为I_data与I_ref，从而在负载电路的作用下，会在负载电路与NMOS钳位晶体管之间产生不同的电压，即V_data与V_ref，它们同时接到电压比较放大器的两个的输入端，进行比较与放大，最终输出二进制数据信号；由于数据单元具有不同的电阻状态，即R_L与R_H，因此V_data也具有两个不同的值，即V_L与V_H，当数据单元的电阻状态为低阻态R_L时，对应电压值V_data＝V_L，因此，当该电压接到动态参考单元中晶体管的栅极时，动态参考单元具有较高的电阻，从而使得其对应的参考电压V_ref增大；反之，当数据单元的电阻状态为高阻态R_H时，对应电压值V_data＝V_H，此时动态参考单元具有较低的电阻，从而使得其对应的参考电压V_ref减小，该读取电路根据数据单元的电阻状态动态调整动态参考单元的电阻大小，从而增大读取判决裕量；

所述负载电路是PR0与PR1，由V_{G_load}信号进行控制，用于提供数据单元与动态参考单元电流到电压的转换；它能用其它电阻性器件替代，具体实现方式不作限定；

所述NMOS钳位晶体管是NC0与NC1，由V_{G_clamp}信号进行控制，用于钳制数据单元与动态参考单元的位线电压，避免误写操作，同时防止数据单元与动态参考单元因位线电压过大而损坏；

所述位线选择开关MUX用于选择待读取的数据单元与动态参考单元；

所述电压放大比较器用于对数据单元与动态参考单元对应的电压进行比较并放大，输出最终的二进制数据信号；

所述动态参考单元是该读取电路的核心部分，其由4个数据存储部分M1-M4与4个NMOS晶体管构成RN1-RN4，其中M1、M3被配置成低阻态，M2、M4被配置成高阻态，或者M1、M2被配置成低阻态，M3、M4被配置成高阻态，由此得到高低阻态存储单元电导或电阻的算数平均值；RN1-RN2或RN3-RN4的栅极接字线WL，用于动态参考单元的访问控制，而RN3-RN4或RN1-RN2的栅极接V_data，用于控制动态参考单元的电阻；其中M1-M4的电阻状态配置不作限定。