專利名稱：源發生器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及半導體存儲技術領域，特別涉及一種源發生器及其控制方法。
技術背景
最近半導體存儲器顯著發展的進程中，由于DRAM、EEPROM, FLASH等先進存儲器具有高密度、低功耗和低價格的優點，已經成為了計算機、移動通信終端中普遍 采用存儲裝置。
在存儲器系統中，源發生器一般用來給芯片在不同的工作模式下提供正確的電 壓。一方面，在動態模式(active mode)下，它的輸出電壓需要穩定的越快越好，以保證 存儲器系統的讀取速度；另一方面，在靜態模式(standbymode)下，源發生器又需要滿 足消耗最少的電流以保證降低靜態功耗的要求。
專利號為03145337.6的中國專利要求保護一種半導體存儲器件中的內部電壓源 發生器，其中包括內部電壓產生電路，該電路中，響應于正常工作模式，供給或下變換 外部電壓源以向內部電路提供第一電平的內部電壓源；響應于具有與正常模式有補充關 系的低功耗模式，將外部電壓源轉換為低于第一電平的第二電平的電壓，通過上述方式 來降低功耗。
現有技術中還提供了源發生器的多種設計方案。具體如下
方案之一在存儲器系統從靜態模式進入動態模式的同時打開源發生器，因 為模式轉換的過程中電壓的建立時間會比較長，甚至超過預先定義的訪問時間的最大指 標，這種設計方案將嚴重影響系統的訪問時間。
方案之二采用一個小電流來偏置源發生器，這種方案一方面會在靜態模式下 消耗不可忽略的電流，導致功耗增加；另一方面由于驅動能力的限制，存儲器系統的訪 問時間也會受到影響。
方案之三采用一個頻率固定的使能信號來控制源發生器，因為頻率的設定是 按照最壞的情形設計的，這種方法會消耗較大的電流。在高溫下存儲器系統的漏電流將 會遠遠大于低溫下的漏電流，實際頻率的設計卻是按照高溫的情形考慮。
方案之四采用一個漏電檢測電路來產生一個使能信號，再用這個使能信號來 控制源發生器，這種方案的缺點在于，漏電檢測一方面很難控制，另一方面也會消耗電 流。
由以上分析可見，現有的存儲器系統的源發生器存在各種各樣的缺點，普遍的 問題在于不能夠同時滿足低功耗和較快訪問時間的要求。發明內容
本發明解決的問題是如何提供一種同時滿足低功耗和較快訪問時間的要求的源 發生器。
為解決上述問題，本發明提供一種源發生器，包括3
電流生成模塊，用于形成亞閾值電流；
振蕩模塊，用于由所述亞閾值電流來偏置并產生時鐘信號；
脈沖整形模塊，用于將所述時鐘信號轉換為使能信號并輸出；
源發生模塊，在所述使能信號的控制下輸出電壓。
所述時鐘信號隨溫度的變化關系與所述亞閾值電流隨溫度的變化的關系一致。
所述使能信號的高電平相位保持不變。
在亞閾值電流的偏置下，所述時鐘信號的頻率和高電平相位均發生變化。
在靜態模式下，振蕩器的高電平輸出相位和源發生模塊在動態模式下的使能信 號的相位一致。
所述源發生器還包括調節模塊，用于調節所述亞閾值電流的溫度特性。
所述調節模塊包括激光熔絲，電熔絲或者非揮發性存儲器的存儲單元。
所述源發生器的在靜態模式下使能信號為高電平和動態模式下工作。
相應的，還提供一種源發生器的控制方法，包括以下步驟
提供亞閾值電流，
由所述亞閾值電流來偏置而產生時鐘信號，
將所述時鐘信號轉換為使能信號并輸出，
在所述使能信號的控制下源發生器輸出電壓。
所述時鐘信號隨溫度的變化關系與所述亞閾值電流隨溫度的變化的關系一致， 所述使能信號的高電平相位保持不變。
與現有技術相比，上述技術方案提供的源發生器及其控制方法具有以下優點
首先，在靜態模式下，由于采用亞閾值電流在偏置，不會造成較大的電流消 耗，因此系統的功耗很低。其次，所述振蕩模塊由亞閾值電流來偏置，這樣由于電流 生成模塊亞閾值電流隨著溫度的關系，振蕩模塊輸出時鐘信號的頻率也會跟蹤溫度的變 化，從而能正確地補償由于系統由于亞閾值的漏電而造成的源發生器的輸出電壓的改 變。另外，無論是靜態模式還是動態模式，使能信號的高電平相位始終一樣，于是，系 統的訪問時間不會受到影響。
通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附 圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點 在于示出本發明的主旨。
圖1為本發明實施例中源發生器的示意圖2為本發明實施例中源發生器的信號時序圖3為本發明另一實施例中源發生器的示意圖4為本實施例中源發生器的控制方法的流程圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發 明的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可 以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例 的限制。
其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說 明，表示裝置結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其 在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維 空間尺寸。
為突出本發明的特點，附圖中沒有給出與本發明的發明點必然直接相關的部 分，例如激光熔絲，電熔絲或者非揮發性存儲器的存儲單元等之類的調節模塊。
正如前文背景技術中所述，本領域技術人員為獲得低功耗、輸出穩定并且不影 響讀取時間的源發生器，提出了多種技術方案。但是這些技術方案都存在這樣或那樣的 問題，基于這樣的背景，本發明的發明人經研究后提出了本發明的源發生器及其控制方 法的技術方案，采用亞閾值電流偏置振蕩器來產生使能信號，用這個使能信號控制源發 生器。源發生器只有在靜態模式下使能信號為高電平及動態模式下才工作。
下面結合附圖詳細說明所述源發生器的一個具體的實施例。
圖1為本發明實施例中所述源發生器的示意圖，圖2為本發明實施例中所述源發 生器的信號時序圖。
如圖1所示，源發生器100包括電流生成模塊101，振蕩模塊102，脈沖整形 模塊103和源發生模塊104 ；其中，
所述電流生成模塊101，用于形成亞閾值電流Isub ；
所述振蕩模塊102，用于由所述亞閾值電流Isub來偏置并產生時鐘信號CLK ；
所述脈沖整形模塊103，用于將所述時鐘信號CLK轉換為使能信號EN并輸出；
所述源發生模塊104，用于在所述使能信號EN的控制下輸出電壓V。UT。
其中，參照圖2所示，所述時鐘信號CLK隨溫度的變化關系與所述亞閾值電流 Isub隨溫度的變化的關系一致。所述使能信號EN的高電平相位保持不變。
圖2中以A表示靜態模式下的低溫區6tandby_Low temp)，以B表示靜態模式 下的高溫區6tandby_High temp)，以C表示動態模式區(Active)。由上到下依次表示振 蕩模塊102輸出的時鐘信號CLK，經過脈沖整形模塊103轉換后的使能信號EN，以及， 源發生模塊104輸出的電壓Vqut也就是源發生器最終的輸出電壓。
可見，由靜態模式下的低溫區A到靜態模式下的高溫區B和動態模式區C，時鐘 信號CLK的頻率隨著溫度的升高而增大，而高電平相位減小；相應的，使能信號EN的 頻率也隨著溫度的升高而增大，但高電平相位一直不變。
通常，隨著溫度的升高，系統的亞閾值電流相應的也會增加，這是亞閾值電流 固有的溫度特性，即隨著溫度的升高亞閾值電流增大，將會導致漏電流的增大，使得源 發生器的輸出電壓降低，為避免亞閾值電流這種溫度特性帶來源發生器輸出電壓的不穩 定性，本發明的實施例中，所述振蕩模塊102由亞閾值電流Isub來偏置，這樣由于電流生 成模塊101亞閾值電流Isub隨著溫度的關系，振蕩模塊102輸出時鐘信號CLK的頻率也 會跟蹤溫度的變化，從而能正確地補償由于系統由于亞閾值的漏電而造成的源發生器的 輸出電壓的改變。
另一方面，無論靜態模式區A、B，還是動態模式區C，雖然在亞閾值電流Isub 的偏置下，所述時鐘信號CLK的頻率和高電平相位均發生變化，但是，所述使能信號EN 的高電平相位一直保持不變，這樣一來，參照圖2中源發生模塊104輸出的電壓VQUT，所 述源發生器的在靜態模式區A、B使能信號EN為高電平和動態模式區C工作，整體上來 看，系統的訪問時間不會受到影響，于是避免了現有技術中由靜態模式區A、B進入動態 模式區C才打開源發生器，導致電壓建立時間較長而影響系統訪問時間的問題。
另外，在靜態模式下，振蕩模塊102的高電平輸出相位和源發生器在動態模式 下的使能信號的相位一致。
本實施例中，由于采用亞閾值電流Isub來偏置，也就是說，振蕩模塊工作在亞閾 值區，這樣就能夠避免消耗較大的電流，因此整體來看功耗很低，滿足系統的對降低功 耗的需求。
此外，在本發明的另一實施例中，如圖3所示，源發生器200不僅包括電流生成 模塊201，振蕩模塊202，脈沖整形模塊203和源發生模塊204，另外還包括調節模塊 205，該調節模塊205連接電流生成模塊201，用于調節亞閾值電流Isub的溫度特性。
換言之，所述調節模塊205可以調節亞閾值電流Isub的隨溫度的變化關系，進而 改變振蕩模塊202輸出時鐘信號CLK的頻率跟蹤溫度的變化關系。
所述調節模塊205例如為激光熔絲，電熔絲或者非揮發性存儲器的存儲單元 等，但并不僅限于此。
本實施例中所述源發生器的電流生成模塊201，振蕩模塊202，脈沖整形模塊 203和源發生模塊204均與前一實施例的組成和功能類似，在此不再一一贅述。
下面結合附圖詳細說明本發明源發生器控制方法的一個具體的實施例。
圖4為本實施例中源發生器的控制方法的流程圖。如圖所示，所述控制方法具 體包括以下步驟
步驟Sl 提供亞閾值電流；
步驟幻在所述亞閾值電流來偏置下產生時鐘信號；
步驟S3 將所述時鐘信號轉換為使能信號并輸出；
步驟S4 在所述使能信號的控制下源發生器輸出電壓。
其中，所述時鐘信號CLK隨溫度的變化關系與所述亞閾值電流Isub隨溫度的變 化的關系一致。所述使能信號EN的高電平相位保持不變。
參照圖2所示，由靜態模式下的低溫區A到靜態模式下的高溫區B和動態模式 區C，時鐘信號CLK的頻率隨著溫度的升高而增大，而高電平相位減小；相應的，使能 信號EN的頻率也隨著溫度的升高而增大，但高電平相位一直不變。
此外，所述控制方法在步驟Sl之后還包括調節亞閾值電流Isub的溫度特性，而 后再利用調節后的亞閾值電流I’ SUB偏置來產生時鐘信號。
采用以上各個實施例提供的源發生器及其控制方法，具有以下優點
1、在靜態模式下，由于采用亞閾值電流在偏置，不會造成較大的電流消耗，因 此系統的功耗很低。
2.因為亞閾值電流隨溫度的關系正好跟蹤源發生模塊輸出電壓隨溫度的關系， 所以，整體上來看，源發生器輸出電壓的變化會被正確的得到補償。
3、無論是靜態模式還是動態模式，使能信號的高電平相位始終一樣，于是，系 統的訪問時間不會受到影響。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限 制。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉 本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和 技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施 例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所 做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種源發生器，其特征在于，包括電流生成模塊，用于形成亞閾值電流；振蕩模塊，用于由所述亞閾值電流來偏置并產生時鐘信號；脈沖整形模塊，用于將所述時鐘信號轉換為使能信號并輸出；源發生模塊，用于在所述使能信號的控制下輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的源發生器，其特征在于，所述時鐘信號隨溫度的變化關系與 所述亞閾值電流隨溫度的變化的關系一致。
3.根據權利要求1或2所述的源發生器，其特征在于，所述使能信號的高電平相位保 持不變。
4.根據權利要求1或2所述的源發生器，其特征在于，在亞閾值電流的偏置下，所述 時鐘信號的頻率和高電平相位均發生變化。
5.根據權利要求1所述的源發生器，其特征在于，在靜態模式下，振蕩器的高電平輸 出相位和源發生模塊在動態模式下的使能信號的相位一致。
6.根據權利要求1所述的源發生器，其特征在于，還包括調節模塊，用于調節所 述亞閾值電流的溫度特性。
7.根據權利要求6所述的源發生器，其特征在于，所述調節模塊包括激光熔絲， 電熔絲或者非揮發性存儲器的存儲單元。
8.根據權利要求1所述的源發生器，其特征在于，所述源發生器的在靜態模式下使能 信號為高電平和動態模式下工作。
9.一種源發生器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟提供亞閾值電流，由所述亞閾值電流來偏置而產生時鐘信號，將所述時鐘信號轉換為使能信號并輸出，在所述使能信號的控制下源發生器輸出電壓。
10.根據權利要求9所述的源發生器的控制方法，其特征在于，所述時鐘信號隨溫度的變化關系與所述亞閾值電流隨溫度的變化的關系一致，所述 使能信號的高電平相位保持不變。
全文摘要
本發明提供一種源發生器，包括電流生成模塊，用于形成亞閾值電流；振蕩模塊，用于由所述亞閾值電流來偏置并產生時鐘信號；脈沖整形模塊，用于將所述時鐘信號轉換為使能信號并輸出；源發生模塊，在所述使能信號的控制下輸出電壓。采用以上提供的源發生器及其控制方法，具有以下優點在靜態模式下，由于采用亞閾值電流在偏置，不會造成較大的電流消耗，因此系統的功耗很低。其次，因為亞閾值電流隨溫度的關系正好跟蹤源發生模塊輸出電壓隨溫度的關系，所以，整體上來看，源發生器輸出電壓的變化會被正確的得到補償。而且，無論是靜態模式還是動態模式，使能信號的高電平相位始終一樣，于是，系統的訪問時間不會受到影響。
文檔編號G05F1/46GK102023665SQ200910195959
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優先權日2009年9月17日
發明者楊光軍 申請人:上海宏力半導體制造有限公司