一種OTP存儲器片上時(shí)序信號產(chǎn)生電路的設計

摘要：設計了一種用于OTP存儲器的片上時(shí)序信號產(chǎn)生電路。由地址變化探測電路和脈沖寬度調整電路組成。地址變化檢測電路檢測地址信號的變化，再由脈沖寬度調整電路產(chǎn)生一個(gè)寬度適中的時(shí)序信號，用于內部時(shí)序控制。其具有時(shí)序信號寬度可控，電路結構簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。電路在TSMC 0．18μm工藝下得到驗證。
關(guān)鍵詞：一次可編程；片上時(shí)序；地址變化探測；脈沖寬度調整

對于動(dòng)態(tài)存儲器如DRAM、SDRAM等，一般都有時(shí)鐘引腳，其內部的時(shí)序電路由外部的時(shí)鐘信號來(lái)驅動(dòng)。而對于沒(méi)有時(shí)鐘信號的存儲器，其內部的時(shí)序必須在芯片內部產(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(shí)序信號產(chǎn)生電路，用于128 Kbit OTP存儲器。該時(shí)序產(chǎn)生電路由地址變化檢測(address transition detection，ATD)電路和脈沖寬度調整電路組成，在芯片內部由ATD電路產(chǎn)生脈沖波形，再由脈沖寬度調整電路產(chǎn)生一個(gè)寬度適中的時(shí)序信號，該信號即可用于存儲器內部時(shí)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(guò)簡(jiǎn)單的延時(shí)、與、或等操作派生出相應的控制信號，這些信號就可用于控制存儲器內部各個(gè)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整，較傳統的調寬方式好。

1 電路結構及工作原理
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(gè)信號或者一組信號(比如地址總線(xiàn))的狀態(tài)，只要被探測的信號中有一根信號發(fā)生的翻轉變化，那么ATD電路就會(huì )輸出一個(gè)脈沖。其輸出脈沖的寬度由ATD電路的參數決定。由于我們要檢測的是地址線(xiàn)的變化，地址線(xiàn)的變化包括從低到高翻轉及從高到低翻轉，因此需要檢測地址線(xiàn)的上升沿和下降沿。
文中所設計的ATD電路能夠檢測地址線(xiàn)上的兩種變化，為雙邊沿檢測電路，電路結構如圖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(wú)變化，ATD_OUT輸出恒為高電平；
若ADDRESS端的地址輸入有變化，無(wú)論從0變?yōu)?(上升沿)，還是從1變?yōu)? (下降沿)，由于延時(shí)單元的存在，都會(huì )使得到達圖中的與或非門(mén)的輸入端A、D的信號比到達輸入端B、C的信號滯后延時(shí)單元的傳播延時(shí)時(shí)間，從而在經(jīng)過(guò)與或非門(mén)之后產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖，脈沖寬度由延時(shí)單元的傳播延時(shí)決定。ATD電路的仿真結果如圖4所示。從圖4中可以看出，在輸入ADDRESS端信號的每一個(gè)變化的邊沿之后，都會(huì )產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖信號(圖4中的ATD_OUT信號)。
1．2 脈沖寬度調整電路
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部電路，因為內部的時(shí)序控制信號一般要求特定的有效電平寬度。必須先經(jīng)過(guò)寬度的調整，產(chǎn)生寬度符合要求的信號。
傳統的調整寬度的電路一般采用延時(shí)來(lái)實(shí)現，如圖2所示。E、F分別為輸入波形及經(jīng)過(guò)延時(shí)單元以后的波形，OUT為調寬以后的波形，OUT的高電平寬度最大不超過(guò)輸入信號IN的寬度的兩倍，因為E和F必須有交疊的部分(如圖中圈起來(lái)的部分)，否則達不到調寬的目的。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。

文中設計的脈沖寬度調整電路如圖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為寬度調整以后的脈沖輸出信號。