一種OTP存儲器片上時序信號產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種用于OTP存儲器的片上時序信號產(chǎn)生電路。由地址變化探測電路和脈沖寬度調(diào)整電路組成。地址變化檢測電路檢測地址信號的變化，再由脈沖寬度調(diào)整電路產(chǎn)生一個寬度適中的時序信號，用于內(nèi)部時序控制。其具有時序信號寬度可控，電路結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。電路在TSMC 0．18μm工藝下得到驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：一次可編程；片上時序；地址變化探測；脈沖寬度調(diào)整

對于動態(tài)存儲器如DRAM、SDRAM等，一般都有時鐘引腳，其內(nèi)部的時序電路由外部的時鐘信號來驅(qū)動。而對于沒有時鐘信號的存儲器，其內(nèi)部的時序必須在芯片內(nèi)部產(chǎn)生，OTP存儲器(One Time Programable，OTP)通常就是這樣。
文中提出了一種片上時序信號產(chǎn)生電路，用于128 Kbit OTP存儲器。該時序產(chǎn)生電路由地址變化檢測(address transition detection，ATD)電路和脈沖寬度調(diào)整電路組成，在芯片內(nèi)部由ATD電路產(chǎn)生脈沖波形，再由脈沖寬度調(diào)整電路產(chǎn)生一個寬度適中的時序信號，該信號即可用于存儲器內(nèi)部時序的控制信號源。例如，將該信號作為控制信號的信號源，可以通過簡單的延時、與、或等操作派生出相應(yīng)的控制信號，這些信號就可用于控制存儲器內(nèi)部各個功能模塊，如靈敏放大器，鎖存器等。并且該信號源的有效寬度可以很方便的調(diào)整，較傳統(tǒng)的調(diào)寬方式好。

1 電路結(jié)構(gòu)及工作原理
1．1 ATD電路
ATD電路實(shí)際上是一種邊沿檢測電路。ATD電路探測一個信號或者一組信號(比如地址總線)的狀態(tài)，只要被探測的信號中有一根信號發(fā)生的翻轉(zhuǎn)變化，那么ATD電路就會輸出一個脈沖。其輸出脈沖的寬度由ATD電路的參數(shù)決定。由于我們要檢測的是地址線的變化，地址線的變化包括從低到高翻轉(zhuǎn)及從高到低翻轉(zhuǎn)，因此需要檢測地址線的上升沿和下降沿。
文中所設(shè)計(jì)的ATD電路能夠檢測地址線上的兩種變化，為雙邊沿檢測電路，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中ADDRESS端口為地址信號輸入，ATD OUT端口為檢測電路輸出。

若ADDRESS端的地址輸入無變化，ATD_OUT輸出恒為高電平；
若ADDRESS端的地址輸入有變化，無論從0變?yōu)?(上升沿)，還是從1變?yōu)? (下降沿)，由于延時單元的存在，都會使得到達(dá)圖中的與或非門的輸入端A、D的信號比到達(dá)輸入端B、C的信號滯后延時單元的傳播延時時間，從而在經(jīng)過與或非門之后產(chǎn)生一個低電平脈沖，脈沖寬度由延時單元的傳播延時決定。ATD電路的仿真結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，在輸入ADDRESS端信號的每一個變化的邊沿之后，都會產(chǎn)生一個低電平脈沖信號(圖4中的ATD_OUT信號)。
1．2 脈沖寬度調(diào)整電路
由ATD電路產(chǎn)生的脈沖信號，寬度只有2．5ns，并不能直接用于控制內(nèi)部電路，因?yàn)閮?nèi)部的時序控制信號一般要求特定的有效電平寬度。必須先經(jīng)過寬度的調(diào)整，產(chǎn)生寬度符合要求的信號。
傳統(tǒng)的調(diào)整寬度的電路一般采用延時來實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。E、F分別為輸入波形及經(jīng)過延時單元以后的波形，OUT為調(diào)寬以后的波形，OUT的高電平寬度最大不超過輸入信號IN的寬度的兩倍，因?yàn)镋和F必須有交疊的部分(如圖中圈起來的部分)，否則達(dá)不到調(diào)寬的目的。這種方式不靈活，假如正好需要兩倍輸入信號IN的寬度的信號，則不好實(shí)現(xiàn)。

文中設(shè)計(jì)的脈沖寬度調(diào)整電路如圖3所示。其中ATD_OUT為ATD電路的低電平脈沖輸出信號，EN為使能信號，WOUT為寬度調(diào)整以后的脈沖輸出信號。