[发明专利]一种RRAM阵列的读取电路及读取方法

权利要求书

1.一种RRAM阵列读取电路，其特征在于：所述RRAM阵列读取电路包括：RRAM阵列、字线控制单元、位线源线控制单元、多路复用选择器、放大反相单元；

所述RRAM阵列中每个RRAM单元的源线均连接到多路复用选择器和位线源线控制单元，用于输入读取电压；每个RRAM单元的位线均连接多路复用选择器和位线源线控制单元；每个RRAM单元的字线连接字线控制单元；

字线控制单元，用于对外界输入地址信号进行译码，得到要读取单元的字线位置，控制选中的字线处于高电平，并保持其他字线处于低电平；

位线源线控制单元，用于对外界输入地址信号进行译码，得到要读取单元的位线、源线位置，并对选中位置的源线施加读取电压；

所述放大反相单元包括若干路相同的放大反相电路；

多路复用选择器，用于为阵列中要读取单元的源线和位线上输出的电压信号选择一路放大反相电路，并将源线和位线上输出的电压信号传输到所选择的该路放大反相电路中；

所述RRAM位线上存在寄生电容，所述寄生电容的连接方式可以等效为：寄生电容的一端连接RRAM的另一端，寄生电容的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种RRAM阵列读取电路，其特征在于：每一路放大反相电路用于接收一个读取单元的源线和位线上输出的电压，并检测放大同时刻位线、源线上的电压差异，转换为信号0/1，输出读取单元存储的数据。

3.根据权利要求1所述的一种RRAM阵列读取电路，其特征在于：RRAM单元包括一个晶体管T和一个RRAM，所述晶体管T的源极连接源线，栅极连接字线，漏极连接RRAM的一端，RRAM的另一端连接位线；所述RRAM是一个具有记忆功能的可变电阻。

4.根据权利要求2所述的一种RRAM阵列读取电路，其特征在于：每路放大反相电路包括放大器和反相器，所述放大器用于检测并放大同时刻位线和源线上的电压差异，并将放大后的信号输出至反相器的输入端；所述反相器，用于将输入端的高电平信号/低电平信号转变为0/1输出；各路反相器的输出端作为读取电路的输出端，输出RRAM阵列存储的数据。

5.根据权利要求4所述的一种RRAM阵列读取电路，其特征在于：所述反相器包括一个P型场效应晶体管和一个N型场效应晶体管，P型场效应晶体管的漏端与N型场效应晶体管的漏端相连接，作为反相器的输出端，两个晶体管的栅极相连作为反相器的输入端；P型场效应晶体管的源端接高电平VDD，N型场效应晶体管的源端接低电平GND。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种RRAM阵列读取电路的读取方法，其特征在于：

字线控制单元对外界输入地址信号进行译码，激活选中的字线，使晶体管导通；

位线源线控制单元对外界输入地址信号进行译码，向RRAM阵列中选中的RRAM单元的源线施加读取电压，读取电压对位线上的寄生电容充电，由于RC延迟的作用，位线电压会变得不同；位线上的电压信号与源线上的读取电压信号经多路复用选择器进入到放大反相单元；

源线上的读取电压信号和位线电压信号经多路复用选择器进入到放大反相单元，经放大反相后输出RRAM单元存储信息。

7.根据权利要求6所述的读取方法，其特征在于：在对RRAM阵列的源线施加读取电压之前还包括如下步骤：向RRAM单元依次横向写入信息“0”或“1”；

所述向RRAM单元依次横向写入信息“0”或“1”包括：

通过字线控制单元选中字线行接入高电平进行激活，字线使得整行的晶体管T导通；

通过位线源线控制单元对RRAM阵列的位线和源线施加电压；

对RRAM单元的源线和位线分别接高电平和低电平时，RRAM为低阻态，写入信息“1”；

对RRAM单元的源线和位线分别接低电平和高电平时，RRAM为高阻态，写入信息“0”。

8.根据权利要求7所述的读取方法，其特征在于：所述RC延迟受RRAM阻值影响，RRAM阻值越大，RC延迟越大，位线电压上升越慢；反之，RRAM阻值越小，RC延迟越小，位线电压上升越快。

9.根据权利要求8所述的读取方法，其特征在于：所述读取电压为脉冲电压，所述读取电压小于写入电压。