一种反熔丝存储器的读取应用电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种反熔丝存储器的读取应用电路，包括反熔丝单元，电流偏置单元、转换电压单元、参考电压单元、比较输出单元。所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述转换电压单元的第一输入端连接。所述电流偏置单元的输出端分别与所述转换电压单元的第二输入端和参考电压单元的输入端连接，所述转换电压单元的输出端与所述比较输出单元的一输入端连接，所述参考电压单元的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。本发明采用基于差分电流放大结构的采样放大电路，增加了采样电路驱动能力，实现了反熔丝导通电流的高速采集放大，可有效降低单粒子效应引起的误判。本发明可广泛应用于集成电路领域。
【专利说明】-种反熔丝存储器的读取应用电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及反熔丝领域，更具体的，涉及一种反熔丝存储器的读取应用电路。
【背景技术】
[0002] 反熔丝元件通过从绝缘状态变为导电状态来存储信息。通过施加高压导致的介质 击穿来执行向反熔丝元件写入信息。反熔丝存储单元在编程前呈电容特性，无导通沟道形 成；当发生编程击穿后，在单元两端会形成导通沟道，可以通过电流，导通电流的大小与编 程效果相关。
[0003] 传统的反熔丝存储读取电路多采用电压比较结构，通过将反熔丝位线端直接接在 比较器栅极，通过反熔丝单元沟道导通电流，在比较器输入栅极进行电荷积累后，与设定的 参考电平进行比较，来完成存储单元存储数据的读取。对于未编程反熔丝单元，由于字线与 位线呈电容状态，在输入节点发生单粒子效应后，输入栅极积累的电荷不能及时泄放，会导 致读取比较器输出错误，最终导致存储器数据读取错误。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种反熔丝存储器的读取应用电 路。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种反熔丝存储器的读取应用电路，包括反熔丝单 元、电流偏置单元、转换电压单元、参考电压单元、比较输出单元；
[0006] 所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述转换电压单元的第一输入端连接；
[0007] 所述电流偏置单元的输出端分别与所述转换电压单元的第二输入端和参考电压 单元的输入端连接，所述转换电压单元的输出端与所述比较输出单元的一输入端连接，所 述参考电压单元的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。
[0008] 进一步，所述电流偏置单元包括第一场效应管、第二场效应管、第五场效应管、第 七场效应管、第一电阻；
[0009] 所述第一场效应管的衬底与所述第二场效应管的源极连接，所述第一场效应管的 源极分别与第二场效应管的漏极和第一电阻的一端连接；
[0010] 所述第二场效应管的栅极分别与第一电阻的另一端以及第五场效应管的栅极连 接；所述第五场效应管的漏极分别与第七场效应管的漏极和栅极连接；所述第七场效应管 的源极接地；
[0011] 所述第二场效应管的源极、栅极和所述第五场效应管的源极均与电源电压连接； [0012] 所述第五场效应管的栅极作为电流偏置单元的第一输出端，所述第五场效应管的 漏极作为电流偏置单元的第二输出端。
[0013] 进一步，所述转换电压单元包括第一镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻；
[0014] 所述电流偏置单元的第二输出端与所述第一差分放大电路的第一输入端连接， 所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接；
[0015] 所述电流偏置单元的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像 电流源的两个输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述 第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻连接；
[0016] 所述第一差分放大电路的输出端为转换电压单元的输出端，所述第一差分放大电 路的输出端与比较输出单元的一输入端连接。
[0017] 进一步，所述参考电压单元包括第二镜像电流源、第二差分放大电路；
[0018] 所述电流偏置单元的第二输出端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接；
[0019] 所述电流偏置单元的第一输出端与第二镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像 电流源的两个输出端分别与所述第二差分放大电路第二输入端和第三输入端连接；
[0020] 所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元的输出端，所述第二差分放大电 路的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。
[0021] 进一步，所述电流偏置单元还包括泄电通路，所述泄电通路的一连接端与第二场 效应管的漏极连接，所述泄电通路的另一连接端与第五场效应管的栅极连接。
[0022] 进一步，所述泄电通路包括第三场效应管和第四场效应管，所述第三场效应管的 漏极和所述第四场效应管的漏极均与第二场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的栅极 和第四场效应管的栅极均与第二场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的源极分别与 地以及第四场效应管的衬底连接，所述第三场效应管的衬底分别与第四场效应管的源极和 电源电压连接。
[0023] 进一步，所述电流偏置单元还包括电容，所述电容的一端与电源电压连接，所述电 容的另一端与第三场效应管的栅极、第五场效应管的栅极、第二场效应管的栅极和第四场 效应管的栅极连接。
[0024] 进一步，所述第一镜像电流源包括第六场效应管和第十场效应管；所述第六场效 应管的栅极和第十场效应管的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第六场效应 管的源极和第十场效应管的源极均与电源电压连接，所述第六场效应管的漏极与第二电阻 的一端连接，所述第十场效应管的漏极与第二电阻的另一端连接；
[0025] 所述第一差分放大电路包括第八场效应管、第十二场效应管、第九场效应管、第 十四场效应管；所述第八场效应管的栅极和第十二场效应管的栅极均与电流偏置单元的第 二输出端连接；
[0026] 所述第八场效应管的源极、第九场效应管的栅极和第十四场效应管的栅极均与第 六场效应管的漏极连接，第十二场效应管的源极与第十场效应管的漏极连接；
[0027] 所述第八场效应管的衬底分别与第九场效应管的衬底和漏极连接，所述第八场效 应管的漏极与第九场效应管的源极连接，所述第十二场效应管的衬底分别与第十四场效应 管的衬底和漏极连接，所述第十二场效应管的漏极与第十四场效应管的源极连接，所述第 九场效应管的漏极和第十四场效应管的漏极均接地；
[0028] 所述第八场效应管的漏极与反熔丝单元的导通电流输出端连接，所述第十二场效 应管的源极作为转换电压单元的输出端。
[0029] 进一步，所述第二镜像电流源包括第十一场效应管和第十六场效应管；所述第 十一场效应管的栅极和第十六场效应管的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述 第十一场效应管的源极和第十六场效应管的源极均与电源电压连接；
[0030] 所述第二差分放大电路包括第十三场效应管、第十七场效应管、第十五场效应管、 第十八场效应管；所述第十三场效应管的栅极和第十七场效应管的栅极均与电流偏置单元 的第二输出端连接；
[0031] 所述第十三场效应管的源极、第十五场效应管的栅极和第十八场效应管的栅极均 与第十一场效应管的漏极连接，第十七场效应管的源极与第十六场效应管的漏极连接；
[0032] 所述第十三场效应管的衬底分别与第十五场效应管的衬底和漏极连接，所述第 十三场效应管的漏极与第十五场效应管的源极连接，所述第十七场效应管的衬底分别与第 十八场效应管的衬底和漏极连接，所述第十七场效应管的漏极与第十八场效应管的源极连 接，所述第十五场效应管的漏极和第十八场效应管的漏极均接地；
[0033] 所述第十七场效应管的源极为所述参考电压输出端。
[0034] 进一步，所述比较输出单元为电压比较器，所述转换电压单元的输出端与比较电 压器一输入端连接，所述参考电压单元的输出端与电压比较器的另一输入端连接。
[0035] 本发明的有益效果是：本发明采用基于差分电流放大结构的采样放大电路，完成 电流和电压转换，增加了采样电路驱动能力，降低了采样电路受单粒子效应的影响，并实现 反熔丝导通电流的高速采集放大。本发明采用基于差分电流放大电路结构的采样端与参考 电路端，由于采用相同的电流源偏置，当电路发生单粒子效应后，会在采样端和参考端进行 自动同步，从而降低单粒子效应引起的误判。本发明采用该结构的采样电路，采样端发生单 粒子事件后，状态不会锁定，会自动恢复，不需要重新复位。由此可得，通过采用本发明的读 取应用电路，能够大大地减少存储器数据读取的错误。
[0036] 另外，本发明的电流偏置单元采用泄电通路对镜像电流进行了抗辐照加固，有效 的降低辐照环境下，单粒子效应对电流镜管栅极的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 图1为本发明反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的总体原理框图；
[0038] 图2为电流偏置单元的电路图；
[0039] 图3为转换电压单元的原理框图；
[0040] 图4为参考电压单元的原理框图；
[0041] 图5为加有泄电通路的电流偏置单元的原理图；
[0042] 图6为加有泄电通路的电流偏置单元的一种实施例电路图；
[0043] 图7为加有电容的电流偏置单元的一种实施例电路图；
[0044] 图8为转换电压单元的一种实施例电路图；
[0045] 图9为参考电压单元的一种实施例电路图；
[0046] 图10为本发明反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的一种实施例电路图；
[0047] 图11为转换电压单元和参考电压单元的等效电路图。
【具体实施方式】
[0048] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0049] 为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品 的尺寸；
[0050] 对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解 的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0051] 如图1所示的反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的总体原理框图，包括反熔丝 单元1、电流偏置单元2、转换电压单元3、参考电压单元4、比较输出单元5。
[0052] 所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述转换电压单元3的第一输入端连接； 所述电流偏置单元2的输出端分别与所述转换电压单元3的第二输入端和参考电压单元4 的输入端连接，所述转换电压单元3的输出端与所述比较输出单元5的一输入端连接，所述 参考电压单元4的输出端与比较输出单元5的另一输入端连接。
[0053] 进一步作为优选的实施方式，如图2所示的电流偏置单元2的电路图，包括第一场 效应管Ml、第二场效应管M2、第五场效应管M5、第七场效应管M7、第一电阻Rl。
[0054] 所述第一场效应管Ml的衬底与所述第二场效应管M2的源极连接，所述第一场效 应管Ml的源极与第二场效应管M2的漏极连接；所述第二场效应管M2的栅极和漏极通过 第一电阻Rl连接；所述第二场效应管M2的源极、栅极和所述第五场效应管M5的源极、栅极 均与电压源连接；所述第七场效应管M7的栅极和漏极短接后与第五场效应管M5的漏极连 接，所述第七场效应管M7的源极接地；所述第五场效应管M5的栅极作为电流偏置单元2的 第一输出端，所述第五场效应管M5的漏极作为电流偏置单兀2的第二输出端。
[0055] 进一步作为优选的实施方式，如图3所示的转换电压单元3的原理框图，包括第一 镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻R2。
[0056] 所述电流偏置单元2的第二输出端与所述第一差分放大电路的第一输入端连接， 所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接；所述电 流偏置单元2的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像电流源的两个 输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述第一差分放大 电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻R2连接；所述第一差分放大电路 的输出端为转换电压单元3的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与比较输出单元的 一输入端连接。
[0057] 进一步作为优选的实施方式，如图4所示的参考电压单元4的原理框图。所述参 考电压单元4包括第二镜像电流源、第二差分放大电路。所述电流偏置单元2的第二输出 端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接。所述电流偏置单元2的第一输出端与第二 镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像电流源的两个输出端分别与所述第二差分放大 电路的第二输入端和第三输入端连接。所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元4 的输出端，所述第二差分放大电路的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。
[0058] 参照图5,进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括泄电通路，所 述泄电通路的一连接端与第二场效应管M2的漏极极连接，所述泄电通路的另一连接端与 第五场效应管M5的栅极连接。
[0059] 进一步作为优选的实施方式，如图6所示的电流偏置单元2的一种实施例的电路 图。所述泄电通路包括第三场效应管M3和第四场效应管M4,所述第三场效应管M3的漏极 和所述第四场效应管M4的漏极均与第二场效应管M2的漏极连接；所述第三场效应管M3的 栅极和第四场效应管M4的栅极均与第二场效应管M2的栅极连接，所述第三场效应管M3的 源极分别与地以及第四场效应管M4的衬底连接，所述第三场效应管M3的衬底分别与第四 场效应管M4的源极和电源电压连接。
[0060] 参照图7,进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括电容C0,所述 电容CO的一端与电源电压连接，所述电容CO的另一端与第三场效应管M3的栅极、第五场 效应管M5的栅极、第二场效应管M2的栅极和第四场效应管M4的栅极连接。
[0061] 进一步作为优选的实施方式，如图8所示的转换电压单元3的一种实施例的电路 图，所述第一镜像电流源包括第六场效应管M6和第十场效应管MlO;所述第六场效应管M6 的栅极和第十场效应管MlO的栅极与电流偏置单元2的第一输出端连接，所述第六场效应 管M6的源极和第十场效应管MlO的源极与电源电压连接，所述第六场效应管M6的漏极和 第十场效应管MlO的漏极为第一镜像电流源的两个输出端。所述第一差分放大电路包括第 八场效应管M8、第十二场效应管M12、第九场效应管M9、第十四场效应管M14 ;所述第八场效 应管M8的栅极和第十二场效应管M12的栅极与电流偏置单元2的第二输出端连接。所述 第八场效应管M8的源极、第九场效应管M9的栅极和第十四场效应管M14的栅极与第六场 效应管M6的漏极连接，第十二场效应管M12的源极与第十场效应管MlO的漏极连接。所述 第八场效应管M8的衬底与第九场效应管M9的源极连接后接地，所述第八场效应管M8的漏 极与第九场效应管M9的漏极连接；所述第十二场效应管M12的衬底与第十四场效应管M14 的源极连接后接地，所述第十二场效应管M12的漏极与第十四场效应管M14的漏极连接。所 述第一差分放大电路的第十二场效应管M12的源极为所述转换电压单元3的输出端。所述 反熔丝单元1的导通电流输出端与转换电压单元3的第八场效应管M8的漏极连接。
[0062] 进一步作为优选的实施方式，如图9所示的参考电压单元4的一种实施例的电路 图，所述第二镜像电流源包括第十一场效应管Mll和第十六场效应管M16 ;所述第十一场效 应管Mll的栅极和第十六场效应管M16的栅极与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第 十一场效应管Mll的源极和第十六场效应管M16的源极与电源电压连接，所述第十一场效 应管Mll的漏极和第十六场效应管M16的漏极为第二镜像电流源的两个输出端。所述第 二差分放大电路包括第十三场效应管M13、第十七场效应管M17、第十五场效应管M15、第 十八场效应管M18 ;所述第十三场效应管M13的栅极和第十七场效应管M17的栅极与电流 偏置单元2的第二输出端连接。所述第十三场效应管M13的源极、第十五场效应管M15的 栅极和第十八场效应管M18的栅极与第二镜像电流源的一个输出端连接，第十七场效应管 M17的源极与镜像电流源的另一个输出端连接。所述第十三场效应管M13的衬底与第十五 场效应管M15的源极连接后接地，所述第十三场效应管M13的漏极与第十五场效应管M15 的漏极连接；所述第十七场效应管M17的衬底与第十八场效应管M18的源极连接后接地，所 述第十七场效应管M17的漏极与第十八场效应管M18的漏极连接。所述差分放大电路的第 十七场效应管M17的源极为所述参考电压单元4的输出端。
[0063] 本发明的一具体实施例如下：
[0064]如图1所示的反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的总体原理框图，包括反熔丝 单元1、电流偏置单元2、转换电压单元3、参考电压单元4、比较输出单元5。
[0065] 所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述转换电压单元3的第一输入端连接； 所述电流偏置单元2的输出端分别与所述转换电压单元3的第二输入端和参考电压单元4 的输入端连接，所述转换电压单元3的输出端与所述比较输出单元5的一输入端连接，所述 参考电压单元4的输出端与比较输出单元5的另一输入端连接。
[0066] 所述电流偏置单元2为转换电压单元3、参考电压单元4提供偏置电压。所述转 换电压单元3用于对反熔丝单元1的反熔丝导通电流Iin的采集放大，并把电流信号转化为 电压信号Vin。所述参考电压单元4,用于产生参考电压Vref;所述比较输出单元5,用于比较 转换电压Vin和参考电压V，并输出高低电平信号。
[0067] 进一步作为优选的实施方式，如图2所示的电流偏置单元2的电路图，包括第一场 效应管Ml、第二场效应管M2、第五场效应管M5、第七场效应管M7、第一电阻Rl。
[0068] 所述第一场效应管Ml的衬底与所述第二场效应管M2的源极连接，所述第一场效 应管Ml的源极与第二场效应管M2的漏极连接；所述第二场效应管M2的栅极和漏极通过第 一电阻Rl连接；所述第二场效应管M2的源极、栅极和所述第五场效应管M5的源极、栅极均 与电压源连接；所述第七场效应管M7的栅极和漏极短接后与第五场效应管M5的漏极连接， 所述第七场效应管M7的源极接地；所述第五场效应管M5的栅极作为电流偏置单元2的第 一输出端，所述第五场效应管M5的漏极作为电流偏置单元2的第二输出端。
[0069] 第二场效应管M2、第五场效应管M5和第一电阻Rl构成电流镜，用于向转换电压单 元3和参考电压单元4中的镜像电流源提供偏置电压Vbias。第五场效应管M5和第七场效 应管M7组成电压偏置通路，用于向转换电压单元3和参考电压单元4中的差分放大电路提 供偏置电压Vb。
[0070] 进一步作为优选的实施方式，如图3所示的转换电压单元3的原理框图，包括第一 镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻R2。
[0071] 所述电流偏置单元2的第二输出端与所述第一差分放大电路的第一输入端连接， 所述反熔丝单元1的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接；所述电 流偏置单元2的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像电流源的两个 输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述第一差分放大 电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻R2连接；所述第一差分放大电路 的输出端为转换电压单元3的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与比较输出单元的 一输入端连接。
[0072] 进一步作为优选的实施方式，如图4所示的参考电压单元4的原理框图。所述参 考电压单元4包括第二镜像电流源、第二差分放大电路。所述电流偏置单元2的第二输出 端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接。所述电流偏置单元2的第一输出端与第二 镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像电流源的两个输出端分别与所述第二差分放大电 路的第二输入端和第三输入端连接。所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元4的 输出端，所述第二差分放大电路的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。
[0073] 随着集成电路工艺的特征尺寸不断缩小，尤其是进入到深亚微米工艺后，电路相 应的节点电容减小，这意味着更小能量的粒子也能引起存储单元的单粒子翻转，器件受单 粒子翻转瞬态（singleeventtransient,SET)影响不断加剧。单粒子翻转将引起存储数 据错误或电路状态错误，影响后续操作，从而导致整个系统错误或崩溃，造成严重的后果。 在电流偏置单元2增加泄电通路，对抗辐照进行加固，可以有效的降低辐照环境下，单粒子 效应对电流镜管栅极的影响。
[0074] 参照图5,进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括泄电通路，所 述泄电通路的一连接端与第二场效应管M2的漏极极连接，所述泄电通路的另一连接端与 第五场效应管M5的栅极连接。所述泄电通路用于加固镜像电流偏置的抗单粒子效应。
[0075] 进一步作为优选的实施方式，如图6所示的电流偏置单元2的一种实施例的电路 图。所述泄电通路包括第三场效应管M3和第四场效应管M4,所述第三场效应管M3的漏极 和所述第四场效应管M4的漏极均与第二场效应管M2的漏极连接；所述第三场效应管M3的 栅极和第四场效应管M4的栅极均与第二场效应管M2的栅极连接，所述第三场效应管M3的 源极分别与地以及第四场效应管M4的衬底连接，所述第三场效应管M3的衬底分别与第四 场效应管M4的源极和电源电压连接。
[0076] 参照图7,进一步作为优选的实施方式，所述电流偏置单元2还包括电容C0,所述 电容CO的一端与电源电压连接，所述电容CO的另一端与第三场效应管M3的栅极、第五场 效应管M5的栅极、第二场效应管M2的栅极和第四场效应管M4的栅极连接。
[0077] 进一步作为优选的实施方式，如图8所示的转换电压单元3的一种实施例的电路 图，所述第一镜像电流源包括第六场效应管M6和第十场效应管MlO;所述第六场效应管M6 的栅极和第十场效应管MlO的栅极与电流偏置单元2的第一输出端连接，所述第六场效应 管M6的源极和第十场效应管MlO的源极与电源电压连接，所述第六场效应管M6的漏极和 第十场效应管MlO的漏极为第一镜像电流源的两个输出端。所述第一差分放大电路包括第 八场效应管M8、第十二场效应管M12、第九场效应管M9、第十四场效应管M14 ;所述第八场效 应管M8的栅极和第十二场效应管M12的栅极与电流偏置单元2的第二输出端连接。所述 第八场效应管M8的源极、第九场效应管M9的栅极和第十四场效应管M14的栅极与第六场 效应管M6的漏极连接，第十二场效应管M12的源极与第十场效应管MlO的漏极连接。所述 第八场效应管M8的衬底与第九场效应管M9的源极连接后接地，所述第八场效应管M8的漏 极与第九场效应管M9的漏极连接；所述第十二场效应管M12的衬底与第十四场效应管M14 的源极连接后接地，所述第十二场效应管M12的漏极与第十四场效应管M14的漏极连接。所 述第一差分放大电路的第十二场效应管M12的源极为所述转换电压单元3的输出端。所述 反熔丝单元1的导通电流输出端与转换电压单元3的第八场效应管M8的漏极连接。
[0078] 进一步作为优选的实施方式，如图9所示的参考电压单元4的一种实施例的电路 图，所述第二镜像电流源包括第十一场效应管Mll和第十六场效应管M16 ;所述第十一场效 应管Mll的栅极和第十六场效应管M16的栅极与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第 十一场效应管Mll的源极和第十六场效应管M16的源极与电源电压连接，所述第十一场效 应管Mll的漏极和第十六场效应管M16的漏极为第二镜像电流源的两个输出端。所述第 二差分放大电路包括第十三场效应管M13、第十七场效应管M17、第十五场效应管M15、第 十八场效应管M18 ;所述第十三场效应管M13的栅极和第十七场效应管M17的栅极与电流 偏置单元2的第二输出端连接。所述第十三场效应管M13的源极、第十五场效应管M15的 栅极和第十八场效应管M18的栅极与第二镜像电流源的一个输出端连接，第十七场效应管 M17的源极与镜像电流源的另一个输出端连接。所述第十三场效应管M13的衬底与第十五 场效应管M15的源极连接后接地，所述第十三场效应管M13的漏极与第十五场效应管M15 的漏极连接；所述第十七场效应管M17的衬底与第十八场效应管M18的源极连接后接地，所 述第十七场效应管M17的漏极与第十八场效应管M18的漏极连接。所述差分放大电路的第 十七场效应管M17的源极为所述参考电压单元4的输出端。
[0079] 如图10所示的本发明反熔丝存储器的高速抗辐照应用电路的一种实施例的完整 电路图。
[0080] 第一场效应管Ml的栅极输入信号EN= 0时，参考电流输入端开启。电路中参考 电流1#从第一场效应管Ml的漏极输入。
[0081] 根据单粒子效应产生的瞬态电流极性，可以将带电粒子分为带正电粒子和带负电 的粒子。当带电粒子轰击到第二场效应管M2的漏极时，会产生正负两种瞬态脉宽电流。当 轰击粒子带正电时，第二场效应管M2的漏极会积累正电荷，此时的瞬态电流为正；反之，当 轰击粒子带负电时，第二场效应管M2的漏极会积累负电荷，此时瞬态电流为负。
[0082] 如果单粒子效应发生在M2的漏极，产生的瞬态电流通过电阻R1，使得第二场效应 管M2的漏极和栅极产生电压差VGDset。以第二场效应管M2栅极为分析点，设栅极的电压为 VG，漏极的电压为VD。正常情况下，VG=VD。如果瞬态电流为负，由于电阻Rl的作用，使 得VGDset的压差为负，当IvgssetI大于第三场效应管M3的栅极电压Ivthm3I时，会使得PMOS 管第三场效应管M3开启，产生对VSS的通路，将单粒子瞬态电流抵消掉，最终使得VG?VS， 从而保持Vbias恢复稳定。反之，如果瞬态电流为正，则会使得VGDSET的压差为正。当VGDSET 大于第四场效应管M4的栅极电压￥1^4时，会使得NMOS管第四场效应管4开启，产生对VDD 的通路，用来抵消单粒子瞬态电流的影响，使得Vbias恢复稳定。从而最终保证镜像电流和偏 置电压的稳定。同时，为了降低调整过程对Vbias的影响，在VG端增加了电容C0,进行滤波。
[0083] 将图10中的转换电压单元3与参考电压单元4简化后，可以得到如图11所示的 等效电路。
[0084] Iin为反熔丝单元1的导通电流，在转换电压单元3的第八场效应管M8和第九场 效应管M9之间输入，与之对应的参考电压单元4的第十三场效应管Ml3和第十五场效应管 M15之间无电流输入。Vin为转换电压输出，参考电压输出。由于转换电压单兀3与 参考电压单元4在结构上相同，并且采用相同的电流偏置Vbias。而Vbias由抗辐照加固后的 镜像电流源产生，所以转换电压单元3和参考电压单元4中的镜像电流源不会受单粒子影 响。同时，由于转换电压单元3和参考电压单元4中的差分放大电路都由电流通路组成，所 以通道中的电压变化只与输入电流相关。当有单粒子作用到通路上时，也会迅速通过对地 通路进行泄放。因此，当单粒子效应作用到二者间的任一支路时，都不会对电路读取造成持 续影响。
[0085] 从图11可以得出，I2=IJI1,I4=Ii，设Vin端的输出电阻为Rin，VMf端的输出 电阻是Rief，第七场效应管M7的跨导为gM7，第九场效应管M9的跨导为gM9，第十二场效应管 M12的跨导为gM12，第十二场效应管M12的导通阻抗为r12，第十四场效应管M14的导通阻抗 为r14，第十七场效应管M17的导通阻抗为r17，第十八场效应管M18的导通阻抗为r18。
[0086] 则由图可得：V1n=(I1n+Ii。) *R1n,Vref =I4*Rref。
【权利要求】
1. 一种反熔丝存储器的读取应用电路，包括反熔丝单元，其特征在于，还包括电流偏置 单元、转换电压单元、参考电压单元、比较输出单元； 所述反熔丝单元的导通电流输出端与所述转换电压单元的第一输入端连接； 所述电流偏置单元的输出端分别与所述转换电压单元的第二输入端和参考电压单元 的输入端连接，所述转换电压单元的输出端与所述比较输出单元的一输入端连接，所述参 考电压单元的输出端与比较输出单元的另一输入端连接。
2. 根据权利要求1所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述电流 偏置单元包括第一场效应管、第二场效应管、第五场效应管、第七场效应管、第一电阻； 所述第一场效应管的衬底与所述第二场效应管的源极连接，所述第一场效应管的源极 分别与第二场效应管的漏极和第一电阻的一端连接； 所述第二场效应管的栅极分别与第一电阻的另一端以及第五场效应管的栅极连接；所 述第五场效应管的漏极分别与第七场效应管的漏极和栅极连接；所述第七场效应管的源极 接地； 所述第二场效应管的源极、栅极和所述第五场效应管的源极均与电源电压连接； 所述第五场效应管的栅极作为电流偏置单元的第一输出端，所述第五场效应管的漏极 作为电流偏置单元的第二输出端。
3. 根据权利要求2所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述转换 电压单元包括第一镜像电流源、第一差分放大电路、第二电阻； 所述电流偏置单元的第二输出端与所述第一差分放大电路的第一输入端连接，所述反 熔丝单元的导通电流输出端与所述第一差分放大电路的第二输入端连接； 所述电流偏置单元的第一输出端与第一镜像电流源的输入端连接，所述第一镜像电流 源的两个输出端分别与所述第一差分放大电路的第三输入端和第四输入端连接，所述第一 差分放大电路的第三输入端和第四输入端之间通过所述第二电阻连接； 所述第一差分放大电路的输出端为转换电压单元的输出端，所述第一差分放大电路的 输出端与比较输出单兀的一输入端连接。
4. 根据权利要求3所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述参考 电压单元包括第二镜像电流源、第二差分放大电路； 所述电流偏置单元的第二输出端与所述第二差分放大电路的第一输入端连接； 所述电流偏置单元的第一输出端与第二镜像电流源的输入端连接，所述第二镜像电流 源的两个输出端分别与所述第二差分放大电路第二输入端和第三输入端连接； 所述第二差分放大电路的输出端为参考电压单元的输出端，所述第二差分放大电路的 输出端与比较输出单元的另一输入端连接。
5. 根据权利要求2至4任一项所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在 于，所述电流偏置单元还包括泄电通路，所述泄电通路的一连接端与第二场效应管的漏极 连接，所述泄电通路的另一连接端与第五场效应管的栅极连接。
6. 根据权利要求5所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述泄电 通路包括第三场效应管和第四场效应管，所述第三场效应管的漏极和所述第四场效应管的 漏极均与第二场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的栅极和第四场效应管的栅极均与 第二场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的源极分别与地以及第四场效应管的衬底连 接，所述第三场效应管的衬底分别与第四场效应管的源极和电源电压连接。
7. 根据权利要求6所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述电流 偏置单元还包括电容，所述电容的一端与电源电压连接，所述电容的另一端与第三场效应 管的栅极、第五场效应管的栅极、第二场效应管的栅极和第四场效应管的栅极连接。
8. 根据权利要求3所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述第一 镜像电流源包括第六场效应管和第十场效应管；所述第六场效应管的栅极和第十场效应管 的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第六场效应管的源极和第十场效应管的 源极均与电源电压连接，所述第六场效应管的漏极与第二电阻的一端连接，所述第十场效 应管的漏极与第二电阻的另一端连接； 所述第一差分放大电路包括第八场效应管、第十二场效应管、第九场效应管、第十四场 效应管；所述第八场效应管的栅极和第十二场效应管的栅极均与电流偏置单元的第二输出 端连接； 所述第八场效应管的源极、第九场效应管的栅极和第十四场效应管的栅极均与第六场 效应管的漏极连接，第十二场效应管的源极与第十场效应管的漏极连接； 所述第八场效应管的衬底分别与第九场效应管的衬底和漏极连接，所述第八场效应管 的漏极与第九场效应管的源极连接，所述第十二场效应管的衬底分别与第十四场效应管的 衬底和漏极连接，所述第十二场效应管的漏极与第十四场效应管的源极连接，所述第九场 效应管的漏极和第十四场效应管的漏极均接地； 所述第八场效应管的漏极与反熔丝单元的导通电流输出端连接，所述第十二场效应管 的源极作为转换电压单元的输出端。
9. 根据权利要求4所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述第二 镜像电流源包括第十一场效应管和第十六场效应管；所述第十一场效应管的栅极和第十六 场效应管的栅极均与电流偏置单元的第一输出端连接，所述第十一场效应管的源极和第 十六场效应管的源极均与电源电压连接； 所述第二差分放大电路包括第十三场效应管、第十七场效应管、第十五场效应管、第 十八场效应管；所述第十三场效应管的栅极和第十七场效应管的栅极均与电流偏置单元的 第二输出端连接； 所述第十三场效应管的源极、第十五场效应管的栅极和第十八场效应管的栅极均与第 十一场效应管的漏极连接，第十七场效应管的源极与第十六场效应管的漏极连接； 所述第十三场效应管的衬底分别与第十五场效应管的衬底和漏极连接，所述第十三场 效应管的漏极与第十五场效应管的源极连接，所述第十七场效应管的衬底分别与第十八场 效应管的衬底和漏极连接，所述第十七场效应管的漏极与第十八场效应管的源极连接，所 述第十五场效应管的漏极和第十八场效应管的漏极均接地； 所述第十七场效应管的源极为所述参考电压输出端。
10. 根据权利要求7所述的一种反熔丝存储器的读取应用电路，其特征在于，所述比 较输出单元为电压比较器，所述转换电压单元的输出端与比较电压器一输入端连接，所述 参考电压单元的输出端与电压比较器的另一输入端连接。
【文档编号】G11C17/18GK104505123SQ201410736804
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】李孝远, 罗春华, 林煜, 安奇, 李洛宇, 秦凌舟, 刘从振 申请人:深圳市国微电子有限公司