DE69224125T2

DE69224125T2 - Leseverstärker

Info

Publication number: DE69224125T2
Application number: DE69224125T
Authority: DE
Inventors: Luigi Pascucci
Original assignee: STMicroelectronics SRL
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2012-09-25
Also published as: EP0536095B1; DE69224125D1; US5355333A; EP0536095A3; EP0536095A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Bezugssystem für einen Leseverstärker einer programmierbaren Speichervorrichtung.
Um den Zustand einer bestimmten, adressierten Zelle einer Matrix von Speicherzellen zu unterscheiden, ist es notwendig, ein entsprechendes Bezugssystem zu verwenden. Eine Vielzahl von Bezugssystemen und Leseverstärkern sind bekannt und in der Literatur beschrieben.
Allgemein können die bekannten Bezugssysteme als statisch, d.h. als ein konstantes Verhalten aufweisend, definiert werden.
Andererseits ist es ein Erfordernis für Bezugssysteme zum Lesen von Speicherzellen, daß sie eine korrekte Unterscheidung innerhalb der kürzest möglichen Zeitdauer erlauben, d.h. ein rasches Auffächern der Strommerkmale der zwei Zweige des Bezugsschaltkreises zu ermöglichen, wobei ein Zweig eine für ein Lesen ausgewählte Zelle umfaßt und der andere Zweig (Leseleitung) eine Bezugszelle umfaßt. Darüberhinaus sollte das Bezugssystem eine korrekte Unterscheidung auch bei Vorhandensein einer reduzierten Schwellwertdifferenz zwischen einer fabriksneuen bzw. unvorbereiteten Zelle und einer programmierten Zelle sicherstellen, um eine höhere Zuverlässigkeit der Leseschaltung zu erreichen. Dieses letztere Merkmal wird übermaßig wichtig bei Vorhandensein von sogenannten Randbits, d.h. schwache Programmschritte produzierende, programmierte Zellen, welche einen von Null verschiedenen Strom zeigen.
Die EP-A 0 326 004 beschreibt eine Leseverstärkerschaltung für MOS-EPROM-Speicher, worin ein Offset-Strom durch die Bezugsspeicherzelle mit Hilfe eines hiezu bestimmten Stromgenerators gezwungen wird, welche zwischen der Versorgungsschiene und dem Drainknoten der Bezugszelle gekoppelt ist. Der Stromgenerator erzeugt einen Offset-Strom, welcher im wesentlichen konstant, unabhängig von Änderungen der Versorgungs spannung, ist.
In einer früheren US-Anmeldung Nr. 07/878,823 (US-A 5 461 713), eingereicht am 4. Mai 1992 durch einen der vorliegenden Anmelder und übertragen auf dieselbe Zessionarin, sind ein Leseverstärker des Offset-Typs mit moduliertem Strom und ein Leseverstärker des Typs mit nicht abgeglichenem bzw. unsymmetrischem Strom für programmierbare Speicherzellen beschrieben, welche im wesentlichen idente Lastelemente aufweisen. Derartige Differenzleseverstärker weisen kreuzweise gekoppelte Lastelemente auf, um auch einem Ausgangsauffangspeicher zum Speichern eines programmierten Datums zu implementieren. Die in dieser älteren Patentanmeldung enthaltene, entsprechende Beschreibung wird hiemit durch ausdrückliche Bezugnahme inkorporiert.
Ein mit einem im wesentlichen "dynamischen" Bezugssystem versehener Leseverstärker wurde nun erdacht, welcher bestimmte Vorteile im Vergleich zu mit "statischen" Bezugssystemen versehen Leseverstärkern gemaß dem Stand der Technik zur Verfügung stellt und welcher auf einfachere Weise als traditionelle Systeme ausgebildet werden kann.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1, 2, 11 und 12 definiert.
Im wesentlichen erfordert das dynamische Bezugssystem des Leseverstärkers gemäß der Erfindung eine Zeile von auswählbaren Bezugszellen, welche alle in einem nicht-leitenden Zustand sind. Daher werden, wenn der Speicher in einer NOR- Konfiguration verbundene Zellen verwendet, die Referenzzellen alle "programmierte" Zellen sein, während im Gegensatz dazu, wenn der Speicher in einer AND-Konf iguration verbundene Zellen verwendet, alle Bezugszellen in einem "unvorbereiteten" bzw. fabriksneuen Zustand sein werden.
In Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform des Systems der Erfindung können die voneinander unterschiedliche Größen aufweisenden Asymmetrie-Transistoren durch ihren entsprechenden Steuer(Gate)-Anschluß durch das Signal, welches am Ausgangsknoten der entsprechenden Kaskodenschaltung vorhanden ist, oder durch das Signal, welches am Lastknoten der anderen Leseleitung vorhanden ist, in Übereinstimmung mit einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung betrieben werden. Darüberhinaus kann für jede dieser zwei Hauptausführungen die Schaltung in unterschiedlichen Formen realisiert werden, wie dies später vollständig beschrieben werden wird.
Die unterschiedlichen Aspekte und Vorteile des den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Bezugssystems werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung von unterschiedlichen Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen ersichtlich werden, wobei:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines Bezugssystems in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Diagramm der Ströme durch die Lasten und sich auf die Schaltung gemäß Fig. 1 beziehend und gültig bis zum Auswertungs zeitpunkt ist;
Fig. 3 ein "dynamisches" Diagramm der Ströme durch die Lasten einer Bezugsschaltung der Erfindung ist, welches den Weg beschreibt, welchen die Ströme ausgehend vom Auswertungszeitpunkt einnehmen;
Fig. 4 eine einfache Ausführungsform eines Biasstrom-Generators in einer Speicher-Umgebung zeigt, wobei die Zellen in einer NOR-Konfiguration organisiert sind;
Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der Bezugsschaltung der Erfindung zeigt, wobei das Vorhandensein eines Stromgenerators als eine Biasstrom-Quelle praktisch eliminiert ist;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Bezugsschaltung der Erfindung für einen Speicher ist, in welchem die Zellen in einer AND-Konfiguration organisiert sind;
Fig. 7 eine weitere alternative Ausführungsform der Bezugsschaltung der Erfindung ist;
Fig. 8 eine Bezugsschaltung, welche in Übereinstimmung mit einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, zeigt;
Fig. 9 ein statisches Diagramm der Ströme durch die Lasten und sich auf die Schaltungen der Fig. 8 und 10 beziehend und gültig bis zum Zeitpunkt der Auswertung ist;
Fig. 10 eine unterschiedliche Ausführungsform der Schaltung der Fig. 8 ist, worin die Zellen in einer AND-Konfiguration organisiert sind.
Eine schematische Darstellung des den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Bezugssystems, welches Wechselwirkungen des Bezugssystems mit einem relativen Differenzleseverstärker betont und wie dieses in den allgemeinen Aufbau des Speichers eingepaßt ist, ist in Fig. 1 gezeigt.
Im wesentlichen kann ein dynamisches Referenz- bzw. Bezugssystem der Erfindung durch Verwendung folgender Bestandteile implementiert werden:
- Einen ersten Transistor Tom, welcher funktionsgerecht zwischen einer ausgewählten Matrixleitung MSL und einer Biasstrom-Quelle 1 angeschlossen ist und ein Gate aufweist, welches mit dem Ausgangsknoten CM einer hochohmigen Verstärkerstufe, üblicherweise einer Kaskodenschaltung CASM, der Matrixseite des Netzwerkes verbunden ist. Die Größe des Tom-Transistors kann ident zu der Größe eines entsprechenden Schalters Tcm sein, welcher durch dieselbe Matrixseitige, hochohmige Verstärkerstufe, üblicherweise eine Kaskodenschaltung CASM, angetrieben wird, oder kann ein Vielfaches davon gemäß einer in Fig. 7 gezeigten, alternativen Ausführungsform sein. Alternativ kann Tom auch ident zu einer unvorbereiteten Matrixzelle (TVM) sein, wie dies in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 gezeigt ist.
- Einen zweiten Transistor Tor, welcher funktionsgerecht zwischen einer Bezugsleitung RSL und der Biasstrom-Quelle I angeschlossen ist und ein Gate aufweist, welches mit dem Ausgangsknoten CR einer hochohmigen Verstärkerstufe, üblicherweise einer Kaskodenschaltung CASR, der Bezugs- bzw. Referenzseite des Netzwerks verbunden ist. Im wesentlichen ist die Größe des Tor-Transistors unterschiedlich von der Größe des ersten Transistors Tom. Tatsächlich kann die Größe ein Vielfaches der Größe eines entsprechenden Schalters Tcr sein, welcher durch dieselbe Referenz-seitige, hochohmige Verstärkerstufe, üblicherweise eine Kaskodenschaltung CASR, angetrieben ist, oder sie kann ident hiezu gemäß der alternativen Ausführungsform von Fig. 7 sein. Alternativ kann Tom auch ident mit einer unvorbereiteten Matrixzelle (TVM) sein, wie dies in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 der Fall ist.
- Eine Biasstrom-Quelle, welche durch einen dafür bestimmten Stromgenerator (I) gebildet sein kann, welcher zwischen den Sourcen-Polen gemeinsam mit den Transistoren Tom und Tor und mit Erde verbunden ist. Alternativ kann sie durch die Asymmetrie-Transistoren, Tom und Tor, selbst unter Anschluß der entsprechenden Sourcen-Pole mit Erde verbunden sein, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. In jedem Fall muß die Stromquelle fähig sein, einen gewissen Strom (I) durch den gesamten Betriebsbereich der Schaltung bzw. des Schaltkreises zu zwingen. Gegebenenfalls kann ein derartiger bestimmter Stromgenerator gemäß den in Fig. 4 und 6 gezeigten Ausführungsformen fähig sein, über den gesamten Betriebsbereich der Bezugsschaltung einen Strom zu erzeugen, welcher günstigerweise ident mit dem Strom (I-Zelle) einer universellen Zelle in einem leitenden Zustand (ON-Zelle) (Fig. 4) oder einem Strom (Ip) ident zu dem Strom sein, welcher durch ein AND-Paket von Zellen hindurchtritt (Fig. 6).
- Eine RSL-Leitung (Spalte oder Zeile) von Bezugszellen, welche im wesentlichen alle Zellen in einem nicht-leitenden (OFF) Zustand enthält. Dies bedeutet, daß die Bezugszellen alle "programmierte" Zellen sein werden, wenn die Speichermatrix in einer NOR-Konfiguration organisiert ist (Fig. 1). Im Gegensatz dazu werden alle Bezugszellen in einem "unvor bereiteten" Zustand sein, wenn die Speichermatrix in einer AND-Konfiguration organisiert ist (Fig. 6).

BETRIEB DER BEZUGSSCHALTUNG

Unter Bezugnahme auf die Schaltung gemäß Fig. 1 nehmen am Ende einer ersten Phase eines Lesezyklus, welche als Adreßsignale-Ausbreitungsphase bekannt ist, d.h. eine Phase, während welcher ein Voraufladen von allen Kapazitäten, welche den zwei Leseleitungen (d.h. der Matrixleitung und der Be zugsleitung), welche für ein Lesen ausgewählt sind, zugeordnet sind, stattfindet, bis korrekte Zeichen-Biasbedingungen erhalten werden, die Ausgangsknoten, CM und CR der zwei "Kaskoden"-Schaltungen, CASM und CASR, nachdem die zwei für ein Lesen ausgewählten Leseleitungen, MSL und MSR, in einen kor rekten Arbeitszustand gesetzt wurden, ein Potential ein, welches gleich etwa einer Schwellwertspannung, beispielsweise eines (VTN) MOS-Transistors über dem durch die Leseleitungen eingenommenen Arbeitspotentials ist.
Unter diesen Bedingungen wird die Arbeitsspannung der zwei Leseleitungen, MSL und MSR, auch auf den C-Knoten des Stromgenerators (I) aufgeprägt. Es bezeichnet:
Ivm Strom einer unvorbereiteten Matrixzelle
Ipm Strom einer programmierten Matrixzelle
Ipr Strom einer programmierten Bezugszelle
Iom "Offset"-Strom, erzeugt durch Tom auf MSL
Ior "Offset"-Strom, erzeugt durch Tor auf RSL
Icm Strom des Matrix-seitigen "Durchgangstransistors" Tcm
Icr Strom des Bezugs-seitigen "Durchgangstransistors" Tcm
Ilm Strom der Matrix-seitigen Last Tlm
Ilr Strom der Bezugs-seitigen Last Tlr
und da:
Ivm = I
weil
Tor = 2Tom (nach Größe geordnet)
spaltet sich der Strom des Bias-Stromgenerators I wie folgt auf:
Ior = 2Iom
Ior = (2/3)I
Iom = (1/3)I
Das Bezugssystem führt zu den folgenden Ungleichungen:
1) Ivm + Iom > Ior für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
2) Iom < Ior für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
d.h.
1) I + (1/3)I > (2/3)I für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
2) (1/3)I < (2/3)I für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
Das erste Glied dieser Ungleichungen stellt den Strom des Durchgangs-Transistors Tcm dar, während das zweite Element den Strom des anderen Durchgangs-Transistors Tcr darstellt.
Diese Asymmetrie der zwei Ströme, Icm und Icr, bei den zwei Schaltern Tcm und Tcr, deren Größe wie oben angegeben ist, wird an den Lasten Tlm und Tlr reflektiert (welche üblicherweise Dioden-konfigurierte Transistoren oder in dem dargestellten Fall kreuzgekoppelt sein können). Daher werden auch die zugehörigen Ströme Ilm und Ilr asymmetrisch in Übereinstimmung mit den obigen Ungleichungen sein, welche schematisch in Fig. 2 dargestellt sind.
Daher steuert das obige System von Ungleichungen die Diskriminierung bzw. Unterscheidung einer Matrixzelle in einem "ON"-Zustand von einer Matrixzelle in einem "OFF"-Zustand.
Wie dies aus den zwei obengenannten Ungleichungen ersichtlich ist, sind die Ströme durch die Durchgangs-Transistoren, Tcm und Tcr, als auch durch die entsprechenden Lasten, Tlm und Tlr, immer wechselweise das Doppelte der anderen in Abhängigkeit von dem Zustand der Matrixzelle, welche für ein Lesen ausgewählt ist.
Da jedoch die Ausgangsknoten der zwei Kaskodenschaltkreise CASM und CASR und der zwei Lasten Tlm und Tlr durch die zwei Entzerrungs-Transistoren Tec bzw. Tel entzerrt sind, kann sich keine bemerkenswerte Spannungsdifferenz über die Knoten CM und CR und Vm und Vr entwickeln.
Daher ist während der ersten Phase des Lesezyklus die Asymmetrie nur in Ausdrücken der Stromniveaus vorhanden.
Nur wenn die zwei Entzerrungs-Transistoren, Tec und Tel, durch Schalten der entsprechenden Steuersignale ΦEC und ΦEL (welche auch koinzident sein können) ausgeschaltet werden, können sich die Potentiale an den obengenannten Knoten auf eine kohärente Weise relativ zur durchzuführenden Diskriminierung entwickeln.
Die Deaktivierung der zwei obengenannten Entzerrungswege durch Tec und Tel startet neben einem Auslösen der Freigabe der Schaltung für ein Lesen und Sichern eines Datums auch eine Phase eines "dynamischen" Verhaltens des Bezugssystems, welches durch eine asymptotische Entwicklung der durch das Bezugssystem eingenommenen Bedingungen während der ersten Phase des Lesezyklus die Verstärkung und die Geschwindigkeit des "Leseverstärkers" vergrößert und seine Empfindlichkeit gegenüber Rauschen vergrößert.
Die Diagramme der Fig. 3 zeigen die Entwicklung der Ströme durch die Lasten, ausgehend von einer ursprünglichen Asymmetrie (aufgebaut durch das Bezugssystem) zu einer vollkommen asymptotischen Entwicklung für die zwei möglichen Fälle.
Tatsächlich bestimmt das dynamische Phasen-Gegenphasen-Verhalten der zwei Kaskodenschaltungen, CASM und CASR, welche durch die Knoten CM und CR wirken, ein Schalten der "Offset" Ströme, Iom und Ior, von einem Zustand einer Stromunterteilung zwischen den zwei Leseleitungen des Bezugsnetzwerks in Ausdrücken des vorbestimmten Verhältnisses von (1/3)I und (2/3)I in einen Zustand des gesamten Stromwerts (I), welcher in vorteilhafter Weise durch die am meisten leitfähige der zwei Leitungen rückgerichtet ist.
Daraus resultierend werden die zwei Steuerungs-Ungleichungen wie folgt transformiert:
1) Ivm + Iom > Ior für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
2) + Iom > Ior für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
d.h.
1) I + I > 0 für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
2) 0 < I für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
welche ein Paar von strengeren Bedingungen als jene darstellen, welche während der ersten Phase des Lesezyklus anwendbar sind.
Eine derartige "dynamische" Entwicklung verläuft zu den Asymptoten relativ zu den Ausgangsbedingungen, welche durch das Bezugssystem der Erfindung bestimmt sind, und zeigt sich insbesondere vorteilhaft für alle jene Zellen, welche sich etwas schwach im Vergleich mit normalen Zellen in dem entsprechenden Zustand verhalten und welche üblicherweise als "Rand"-Zellen bezeichnet werden.
Für diese Randzellen gilt:
Iv < Iv-Typ für den Fall einer teilweisen "ON"-Matrixzelle
Ip > Ip-Typ für den Fall einer teilweisen "OFF"-Matrixzelle
wobei
Iv-Typ der typische Strom einer unvorbereiteten Zelle ist
Ip-Typ der typische Strom einer programmierten Zelle ist
Die Antwort eines "Leseverstärkers" auf diese Situationen ist üblicherweise beträchtlich langsamer als in einer normalen Situation und das Verlangsamen ist umso deutlicher je größer der Unterschied von einem idealen Verhalten dieser Zellen ist. Darüberhinaus wird in diesen Situationen der Leseverstärker empfindlicher gegenüber einem Rauschen, da die Stromniveaus in den zwei Leseleitungen näher zueinander gelangen und dadurch weniger unterscheidbar sind.
Das oben beschriebene, dynamische Verhalten des Bezugsnetzwerks der Erfindung verbessert durch ein Bereitstellen einer größeren Trennung zwischen den Werten der durch das Bezugs system während der Auswertephase des Lesezyklus aufgebauten Ströme die Bedingungen der Diskriminierung bzw. Unterscheidung und macht daher die Antwort des Leseverstärkers einheitlicher.
Aufgrund dieser intrinsischen Merkmale zeigt das Bezugssystem der Erfindung keine Sättigungsphänomene. Es bleibt immer konkurrent mit dem universellen Stromwert einer Zelle und bleibt daher sowohl in einem niedrigen als auch einem hohen Versorgungs spannungs niveau gültig.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Bezugssystems ist jener einer Auto-Kompensation.
Tatsächlich erzeugen gewöhnlich schwache Programmierungen (beispielsweise programmierte Zellen, welche einen von 0 verschiedenen Strom zeigen) ein sogenanntes Randverhalten des Speichers beim Annähern an die höchsten Niveaus des Spannungsversorgungsbereiches aufgrund eines Schneidens der "Bezugs"-Kurve mit den Stromcharakteristika einer programmierten Zelle.
Das neuartige Bezugssystem kompensiert, indem die Bezugszellen in einem OFF-Zustand nur in der Bezugsspalte (Zeile bzw. Leitung) verwendet werden, vollständig die zweite Ungleichung 2), welche umgeschriebenwerden kann als:
Ip + Iom < Io + Ip für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle, welche unverändert verbleibt, wie dies festgestellt werden kann
Tatsächlich ist, wenn der Vergleich mit einer unvorbereiteten bzw. fabriksneuen Zelle durchgeführt wird, diese Kompensation nicht gleich wirksam, da die Ip-Komponente nicht in dem ersten Element der entsprechenden Ungleichung auftritt:
Ivm + Iom > Ior + Ip für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
d.h.: (4/3)I > (2/3)I + Ip für eine "ON"-Zelle, obwohl die Bedingung
(2/3)I > Ip
welche durch Bearbeiten der obigen Ungleichung erhalten wird, im wesentlichen immer verifiziert verbleibt, da:
a) die Ip-Komponente (wenn vorhanden) sich selbst nur bei relativ hohen Werten des Betriebsversorgungs-Spannungsbereiches zeigt;
b) die durch Ip erzeugte Störung nur signifikant sein kann, falls sie mit einer Auswahl einer programmierten Zelle zusammenfällt (wobei jedoch bereits gesehen wurde, daß in einem derartigen Fall die Störung vollkommmen kompensiert wird);
c) der Wert (2/3)I nur für Werte weit außerhalb des normalen Versorgungsbereiches der Speichervorrichtungen erreicht werden kann und in jedem Fall die Bedingung (2/3)I viel strenger ist als die doppelte Bedingung (1/2)I, welche in den Leseschaltungen gemäß dem Stand der Technik auftritt.
Darüberhinaus tolerieren die verbesserten Bedingungen der Diskriminierung, welche durch das neue Bezugssystem implementiert sind, eine reduzierte Schwellwertdifferenz zwischen einer unvorbereiteten Zelle und einer programmierten Zelle, wie sich dies klar aus den obigen Überlegungen ergibt.
Die Vorteile betreffend die Zuverlässigkeit und die Vereinfachung des Herstellungsverfahrens sind augenscheinlich.
Bei Definierung der Ungleichungen, welche das Verhalten des Bezugssystems der Erfindung gemäß dieser zweiten Ausführungsform charakterisieren, wurde die Verwendung eines Stromgenerators angenommen, welcher fähig ist, einen gesamten Offset-Strom gleich Ior + Iof gleich dem Strom einer allgemeinen unvorbereiteten Zelle I = Iv zur Verfügung zu stellen.
Ein derartiger Wert kann erforderlichenfalls modifiziert werden, um die Beziehungen zwischen der "Bezugs"-Kurve und den entsprechenden Charakteristika einer "ON"-Zelle und einer "OFF"-Zelle zu ändern.
Wenn beispielsweise ein Gleichgewichtszustand für
Iom + Ior = (3/2)I
gesetzt wird, wird das System von Ungleichungen
I + (4/2)I > 1 für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
(1/2)I < 1 für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
Diese Werte sind gleich der Trennung zwischen den Charakteristika einer ON- und einer OFF-Zelle und der "Bezugs"- (Vergleichs)-Kurve (d.h. einer typischen, charakteristischen Kurve eines Bezugssystems bekannter Art).
Andererseits werden, falls
Iom + Ior = (3/4)I,
die Ungleichungen
1) I + (1/4)I > (2/4)I für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
2) (1/4)I < (2/4)I für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
Diese Werte unterscheiden sich wesentlicher von den Merkmalen einer ON- als von denjenigen einer OFF-Zelle von der Bezugs- (Vergleichs)-Kurve. Als eine Konsequenz ist der nutzbare Bereich für ON-Zellen tatsächlich vergrößert, während der nutzbare Bereich für OFF-Zellen tatsächlich komprimiert ist.
Auf diese Weise ist es möglich, dem Fortschritt der Fabrikationstechnologie, beispielsweise durch ein Erweitern des nutzbaren Bereiches relativ zu einem Zellzustand, unter welchem die Prozeßverbreiterung der elektrischen Parameter kritischer ist, zu "folgen". Dieser Vorteil wird durch die Möglichkeit der Optimierung der Ausbeute von relativ kritischen Fabrikationsverfahren (hohe Dichte) dargestellt.

SCHALTUNGSMODIFIKATIONEN

Eine Ausführungsform eines Biasstrom-Generators ist geeignet in einer Umgebung mit einer NOR-konfigurierten Speichermatrix, welche in Fig. 4 dargestellt ist. Der Generator wird einfach unter Verwendung einer Vorrichtung ähnlich zu einer generischen, unvorbereiteten Zelle (T-Zelle) hergestellt, welche ein Gate mit Vcc verbunden aufweist. Unter diesen Bedingungen ist der erzeugte Strom exakt ident zu dem Strom Iv einer ausgewählten, unvorbereiteten Zelle der Matrix. Das System von Ungleichungen, welches die Diskriminierungsbedingungen beschreibt, ist ident zu dem oben erörterten.
Eine alternative, vereinfachte Ausführungsform des Bezugsschaltkreises ist in Fig. 5 dargestellt. Gemäß dieser speziellen Ausführungsform wird das Erfordernis für die Ausführung eines Biasstrom-Generators in der Praxis durch Simulierung des Effekts durch Verwendung der Asymmetrie-Transistoren, Tom und Tor, selbst eliminiert. Gemäß dieser Ausführungsform wird einer der zwei Asymmetrie-Transistoren notwendigerweise Dimensionen aufweisen, welche ident mit denjenigen eines universellen Transistors sind, welcher eine unvorbereitete Matrixzelle darstellt, während der andere der zwei Asymmetrie-Transistoren Größen aufweisen wird, welche ein Vielfaches der Größen des ersten Transistors betragen. Auf diese Weise ist es in der Tat möglich, die Merkmale des bereits beschriebenen, unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 dargestellten Bezugssystems zu wiederholen. Tatsächlich wird es lediglich notwendig sein, eine Betriebsbedingung aufzustellen, wie jene, daß die zwei Kaskodenschaltungen, CASM und CASR, ihre entsprechenden Knoten CM und CR bei einer derartigen Spannung aufweisen, daß die durch die Asymmetrie-Transistoren, Tom und Tor, zur Verfügung gestellten Offset-Ströme gleich (1/3)I bzw. (2/3)I sind.
Bei Bezeichnung von:
Vc als Spannung an den Knoten CM und CR
Vsl als Spannung an den Leseleitungen MSL und RSL;
kann die zu erfüllende Bedingung aus dem folgenden System von Ungleichungen abgeleitet werden:
I = k'[(Vcc - Vt)VSl + (1/2)VSl&supmin;2] Strom einer unvorbereiteten Matrixzelle
Iom = k'[(Vc - Vt)VSl + (1/2)Vsl&supmin;2] Strom einer unvorbereiteten Offset-Zelle
3Iom = I
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des Bezugssystems für einen Speicher mit Zellen, welche in einer AND-Konfiguration organisiert sind.
Es soll betont werden, daß in einer derartigen Anwendung die programmierten Zellen jene sind, welche sich in einem leitenden (ON)-Zustand befinden, und im Gegensatz dazu die unvorbereiteten Zellen nicht-leitend (OFF) sind. Daher sind die AND- Pakete der Bezugsleitung alle von unvorbereiteten Zellen gebildet, ebenso wie das Paket, welches als ein Biasstrom- Generator wirkt.
Nach einem Einführen von geeigneten Anpassungen für diesen alternativen Typ einer Konfiguration wird das obengenannte System von Ungleichungen eine Diskriminierung erlauben, während es seine fundamentalen, vorteilhaften Merkmale beibehält.
Die Lösungen, welche bis hierher illustriert wurden, sind insbesondere für nicht-flüchtige ROM-Speicher geeignet, in welchen ein Programmieren durch technologische Mittel (d.h. während der Herstellung) durchgeführt wird.
Für den Fall von EPROM- oder FLASH-EPROM-Speichern kann eine Schwierigkeit beim Programmieren einer Spalte von Bezugszellen bestehen, wobei jedoch eine derartige Schwierigkeit durch Leitendmachen der Zellen dieser Bezugsspalte (im allgemeinen unter Verwendung von unvorbereiteten Zellen) und Umkehren, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, des geometrischen Zusammenhangs zwischen den zwei Transistoren, Tom und Tor, behoben werden kann, d.h. durch Durchführen von Tom = 2Tor.
In einer derartigen Konfiguration kann, wenn der Stromgenerator implementiert ist, um einen Strom gleich (3/2)I zu liefern, folgendes System von Ungleichungen aufgestellt werden:
I + Iom > I + Ior für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
Iom < I + Ior für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
mit Tom = 2Ior = I,
wodurch die folgenden Bedingungen erhalten werden:
I + I > I + (1/2)I für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
I < I + (1/2)I für den Fall einer "OFF"-Matrixzelle
was eine Diskriminierung, wie oben beschrieben, erlaubt. Naturgemäß kann auch in diesem Zusammenhang der Biasstrom-Generator modifiziert werden, um das Bezugssystem zu optimieren.
Eine ähnliche alternative Ausführungsform der Schaltung der Fig. 1, worin der Transistor Tom eine Größe hat, welche ein Vielfaches der Größe des Transistors Tor ist, ist in Fig. 7 dargestellt.
Weitere alternative Ausführungsformen des Bezugssystems der Erfindung sind in Fig. 8 für den Fall eines Speichers mit Zellen, welche in einer NOR-Konfiguration verbunden sind, und in Fig. 10 für den Fall eines Speichers dargestellt, worin die Zellen in einer AND-Konfiguration verbunden sind.
Unterschiedlich von den unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 4, 5, 6 und 7 beschriebenen Ausführungsformen werden die zwei Asymmetrie-Transistoren Tom und Tor, anstatt sie durch ihren entsprechenden Steuer-(Gate)-Anschluß durch das Signal anzutreiben, welches an dem Ausgangsknoten (CM und CR) der entsprechenden Kaskodenschaltung (CASM und CASR) vorliegt, statt dessen durch die Signale, welche an den Matrix- und Bezugs- Leseleitungen selbst vorhanden sind, durch ein Verbinden des Gates des Transistors Tom mit der Bezugsleitung RSL und des Gates des Transistors Tor mit der Matrixleitung MSL oder mit anderen Wort mit den entsprechenden Lasten, TLR und TLM, der zwei Leseleitungen, angetrieben. Die Potentiale (auf Lastniveau) der zwei ausgewählten Leseleitungen nehmen einen bestimmten Wert als Funktion des Stroms an, welcher durch die entsprechende Leitung hindurchtritt, welcher selbst wiederum von dem Zustand (ON-OFF) der ausgewählten Zelle abhängt. Als eine Konsequenz werden die Offset-Ströme, welche durch die zwei Asymmetrie-Transistoren Tom und Tor erzeugt werden, eine derartige Differenz widerspiegeln. Dies bedeutet, daß, wenn an der Matrixseite eine "ON"-Zelle ausgewählt wird, die Ströme der zwei Asymmetrie-Transistoren geringer sein werden, als wenn eine "OFF"-Zelle ausgewählt wird. Dies bringt den Vorteil einer Bestimmung eines reduzierten Einflusses des Offset-Stroms auf den Gesamtstrom des Bezugssystems bei einer Vergrößerung des Zellstroms und umgekehrt einen vergrößerten Effekt auf eine Verringerung des Zellenstroms. Dies vergrößert tatsächlich beträchtlich die Diskriminierungseigenschaften des Bezugssystems, wie dies später in größerem Detail beschrieben werden wird.

BETRIEB DER BEZUGSSCHALTUNG GEMÄSS DEN ALTERNATIVEN AUSFÜHRUNGSFORMEN VON FIG. 8 UND 10

Unter Bezugnahme auf die Schaltung bzw. den Schaltkreis gemäß Fig. 8 nehmen am Ende einer ersten Phase eines Lesezyklus, welche als Signalausbreitungsphase oder als eine Vorladephase für alle Kapazitäten bekannt ist, welche den zwei Leitungen (d.h. der Matrixleitung und der Bezugsleitung) zugeordnet sind, welche zum Lesen ausgewählt sind, bis sie korrekte Biasbedingungen einnehmen, die Ausgangsknoten CM und CR der zwei Kaskodenschaltungen, CASM und CASR, nach einem Setzen der zwei für ein Lesen ausgewählten Leitungen, MSL und MSR, in einen korrekten Arbeitszustand, gegebenenfalls ein Potential an, welches gleich etwa einer Schwellwertspannung (VTN) eines MOS-Transistors (beispielsweise eines n-Kanal-Transistors) oberhalb des erreichten Arbeitspotentials der gewählten Leitungen ist.
Am Ende dieser ersten Phase sind die Entzerrungs-Transistoren (Tec und Tel) unverändert leitend und daher:
Vm = Vr = Vv Il = Ilv wenn eine ON-Zelle ausgewählt ist
Vm = Vr = Vp Il = Ilp wenn eine OFF-Zelle ausgewählt ist
und Vp > Vv Ilv > Ilp
Darüberhinaus gilt nach wie vor folgende fundamentale Gleichung:
2Il = Ic + 3Io
aus welcher die folgenden Gleichungen abgeleitet werden können:
2Ilv = Icv + 3Iov wenn eine ON-Zelle ausgewählt ist
2Ilp = Icp + 3Iop wenn eine OFF-Zelle
ausgewählt ist
wobei:
Il zu einer Last gehöriger Strom
Ilv Strom der Lasten, wenn eine unvorbereitete Zelle ausgewählt ist
Ilp Strom der Lasten, wenn eine programmierte Zelle ausgewählt ist
Ic zu einer ausgewählten Zelle gehöriger Strom
Icv Strom einer ausgewählten, unvorbereiteten Zelle
Icp Strom einer ausgewählten, programmierten Zelle
Io zu jedem Asymmetrie-Transistor Tom, Tor gehöriger Offset-Strom
Icv Offset-Strom zu einer ausgewählten, unvorbereiteten Zelle
Iop Offset-Strom zu einer ausgewählten, programmierten Zelle
da allgemein: Icp = 0
und unter der Voraussetzung: Icv = I
folgt: 2Ilv = I + 3Iov
wenn eine ON-Zelle ausgewählt ist
2Ilp = 3Iop
wenn eine OFF-Zelle ausgewählt ist
woraus durch Lösen für Io folgt:
Iov = (2/3)Ilv - (1/3)I wenn eine ON-Zelle ausgewählt ist
Iop = (2/3)Ilp wenn eine OFF-Zelle ausgewählt ist
Aus diesen zwei letzten Gleichungen kann abgeleitet werden, daß der Offset-Strom Io eine reziproke Funktion des Zellenstromes ist: wenn Ic ansteigt, so fällt der Offset-Strom Io zunehmend in einem Verhältnis von (1/3) von Io von einem Ausgangswert von (2/3)Il (eine Bedingung, welche gültig ist, wenn Ic = 0).
Mit anderen Worten verringert sich der Einfluß des Offset- Stroms auf den Gesamtstrom des Bezugssystems mit einem Ansteigen des Zellenstroms, während er sich vergrößert, wenn der Zellenstrom sinkt.
Dies verbessert die Leistung des Bezugssystems, wie es später erläutert werden wird.
Aufgrund der Tatsache, daß die folgende Gleichung geschrieben werden kann als:
Iop - Iov = (2/3)Ilp - (2/3)Ilv - (1/3)Icv
und indem:
Iop - Iov = (2/3)Ilp - (2/3)Ilv + (1/3)I
kann abgeleitet werden
Ilp < Ilv
Iop - Iov < (1/3)I
In jedem Fall sind die zwei Offset-Werte voneinander durch weniger als (1/3)I getrennt.
In ähnlicher Weise ist für die Ströme durch die Lasten die folgende, doppelte Bedingung verifiziert:
Ilv - Ilp < (1/3)I
Sowohl die Ströme der Lasten als auch der Offset-Transistoren können um weniger als (1/3)I variieren.
Die Gleichgewichtsbedingung wird durch die Gleichung gegeben:
Ic + Io = 2Io
Wenn die Elemente bemessen sind, sodaß eine derartige Gleichgewichtsbedingung erreicht wird, wenn:
Ic = Icv/2 = 1/2,
dann wird die folgende Gleichung verifiziert:
Io = Icv/2 = 1/2
und da: 2Il = Ic + 3Io
wird durch Substituieren Folgendes erhalten:
Il = Iv = I
Daher wird durch ein derartiges Kriterium der Laststrom (Il) doppelt so groß wie der zugehörige Offset-Strom. Das Bezugssystem bezieht sich auf diese Grundbedingung und zeigt die folgenden Merkmale:
Iov < Icv/2 < Iop ET Iov < 1/2 < Iop
Ilp < Icv < Ilv ET Ilp < I < Ilv
Iop - Iov < (1/3) Icv ET Iop - Iov < (1/3)I
Ilv - Ilp < (1/3) Icv ET Ilv - Ilp < (1/3)I
Diese Eigenschaften erzeugen neben einer Ermöglichung der Implementierung eines operativen Bezugssystems eine vorzugsweise Verstärkung der (Strom)-Signaldifferenz im Vergleich zu derjenigen, welche mit einem Bezugssystem gemäß dem Stand der Technik erhalten wird.
Tatsächlich kann die Bedingung, welche die Diskriminierung der Zelle erlaubt, wie folgt zusammengesetzt werden:
Ic + Io > < 2Io
woraus für das vorliegende Bezugssystem die folgenden Ungleichungen abgeleitet werden können:
Icv + Iov > 2Iov wenn eine ON-Zelle ausgewählt ist
Iop < 2Iop wenn eine OFF-Zelle ausgewählt ist
(wobei typischerweise Icp=0 gilt)
Durch Vergleichen dieser letzten Ungleichungen mit denjenigen eines traditionellen Systems kann leicht erkannt werden, daß diese Ungleichungen strengere Bedingungen darstellen:
Icv + Iov > 2Iov ET I + Iov > 2Iov für ein ON-Zelle für das vorliegende System
Icv + Icv/2 > Icv ET I + 1/2 > Icv für eine ON-Zelle für ein System nach dem Stand der Technik
wobei aus: Iov < Icv/2 ET Iov < 1/2
folgt, daß: Icv-Iov > Icv - Icv/2 ET 1-Iov > I - 1/2
Ahnlich gilt:
Iop < 2Iop für eine OFF-Zelle für das vorliegende System
Icv/2 < Icv ET 1/2 < I für eine OFF-Zelle für ein System nach dem Stand der Technik
und aus: Iop > Icv/2 ET Iop > 1/2 folgt, daß:
2Iop - Iop > Icv -Icv/2 ET 2Iop - Iop > 1/2
Zu Vergleichszwecken sind die charakteristischen Kurven betreffend ein System, wie es in Fig. 8 (durchgezogene Kurven) dargestellt ist, als auch für diejenigen eines Systems gemäß dem Stand der Technik (punktierte Kürven) in Fig. 9 dargestellt. Es mag interessant sein, festzustellen, daß in einem traditionellen System (punktierte Kurven) die zwei Bereiche betreffend ON-Zellen bzw. OFF-Zellen aneinander angrenzend und durch die Bezugskurve I definiert sind und daß in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung die zwei Bereiche einander teilweise überlappen, wodurch eine weitere sichtbare Bestätigung eines im wesentlichen "dynamischen" Verhaltens des Bezugssystems der Erfindung als Funktion der Leitfähigkeit der ausgewählten Zelle gegeben wird, welche dazu tendiert, die zwei Bereiche miteinander zusammenfallen zu lassen.
Da jedoch die Ausgangsknoten der zwei Kaskodenschaltungen CASM und CASR und die zwei Lasten Tlm und Tlr durch die zwei Entzerrungs-Transistoren Tec und Tel entzerrt sind, kann sich keine bemerkenswerte Spannungsdifferenz über die Knoten CM und CR und Vm und Vr entwickeln.
Daher ist während der ersten Phase des Lesezyklus die Asymmetrie nur in Ausdrücken von Stromniveaus vorhanden.
Nur wenn diese zwei Entzerrungs-Transistoren, Tec und Tel, durch Schalten der entsprechenden Steuersignale ΦEC und ΦEL (welche auch zusammenfallen können) ausgeschaltet werden, können sich die Potentiale über den obengenannten Knoten in kohärenter Weise entsprechend der durchzuführenden Diskriminierung entwickeln.
Diese Deaktivierung der zwei obengenannten Entzerrungswege durch Tec und Tel initiiert neben einer Intuerung der Ermöglichung des Schaltkreises für ein Lesen und Speichern eines Datums auch eine Phase eines "dynamischen" Verhaltens des Bezugssystems, welches durch eine asymptotische Auswertung der durch das Bezugssystem während der ersten Phase des Lesezyklus eingenommenen Bedingungen die Verstärkung und Geschwindigkeit des "Leseverstärkers" erhöht und seine Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen vergrößert.
Tatsächlich bestätigt dieses dynamische Phasen-Gegenphasen- Verhalten der zwei Lasten, Tlm und Tlr, durch ein Einwirken auf die Gates der Offset-Transistoren, Tom und Tor, eine Entwicklung in Richtung zu ihrem maximalen Stromwert durch den Transistor, welcher an der am meisten leitfähigen Leseleitung wirkt und eine entsprechende Reduktion von ihrem minimalen Leitfähigkeitswert des anderen der zwei Asymmetne-Transistoren.

Insbesondere:

1) wenn eine ON-Zelle ausgewählt ist, dann ist die Leseleitung mit einem höheren Strom jene der Matrix. Daher entwickelt sich der Tom-Strom von einem ursprünglichen Wert Iov auf den Wert I, während der Tor-Strom auf den Wert 2Imin (worin Imin = f(Vrsl)) fällt, welcher von dem Biaswert der Leseleitung abhängt; daher entwickelt sich
die Ungleichung: I + Iov > 2Iov
und wird: I + I > 2Imin
2) Wenn eine OFF-Zelle ausgewählt ist, dann ist die Leseleitung mit einem höheren Strom die Bezugsleitung. Daher entwickelt sich der Tor-Strom von einem ursprünglichen Wert 2Iop auf den Wert 2I, während der Tom-Strom auf den Wert Imin (wobei Imin = f(Vmsl)) fällt, welcher von dem Biaswert der Leseleitung abhängt. Die Ungleichung:
Iop < 2Iop
entwickelt sich und wird: Imin < 2I
In beiden Fällen sind die Ungleichungen "stärker" als die ursprünglichen Bedingungen.
Wie bereits vorher erläutert, schreitet eine derartige "dynamische" Entwicklung in Richtung zu den Asymptoten relativ zu den ursprünglichen Bedingungen, welche durch das Bezugssystem der Erfindung bestimmt sind, und zeigt sich selbst als insbesondere vorteilhaft für alle jene Zellen, welche sich etwas schwach im Vergleich mit normalen Zellen in dem entsprechenden Zustand verhalten und welche allgemein als "Rand"-Zellen bezeichnet werden.
Für diese Randzellen gilt:
Iv < Iv-typ für den Fall einer teilweisen "ON"-Matrixzelle
Ip > Ip-typ für den Fall einer teilweisen "OFF"-Matrixzelle,
wobei:
Iv-typ der typischse Strom einer unvorbereiteten Zelle ist
Ip-typ der typische Strom einer programmierten Zelle ist
Die Antwort eines "Leseverstärkers" auf diese Situationen ist beträchtlich langsamer als in einer normalen Situation und das Verlangsamen ist umso größer, je größer der Unterschied vom idealen Verhalten dieser Zellen ist. Darüberhinaus wird der Leseverstärker in diesen Situationen empfind licher für Rauschen, da die Stromniveaus in den zwei Leseleitungen näher zueinander gelangen und daher weniger unterscheidbar sind.
Das oben beschriebene, dynamische Verhalten des Bezugsnetz werks der vorliegenden Erfindung verbessert durch ein zur Verfügung Stellen einer größeren Trennung zwischen den Werten der durch das Bezugssystem während der Auswertungsphase des Lesezyklus aufgebauten Ströme die Bedingungen eines Diskriminierung bzw. Unterscheidung und macht daher die Antwort des Leseverstärkers einheitlicher.
Aufgrund dieser intrinsischen Merkmale zeigt das Bezugssystem der Erfindung keine Sättigungsphänomene. Es bleibt immer kongruent mit dem universellen Stromwert einer Zelle und bleibt daher sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Versorgungs niveaus gültig.
Vorteilhafterweise ist das vorgeschlagene Bezugssystem auch selbst-kompensierend.
Tatsächlich erzeugen üblicherweise schwache Programmierungen (beispielsweise programmierte Zellen, welche einen von Null verschiedenen Strom zeigen) ein sogenanntes Randverhalten des Speichers bei einem Erreichen der höchsten Niveaus des Versorgungsspannungsbereiches aufgrund eines Überschneidens der "Bezugs"-Kurve mit den Stromcharakteristika einer programmierten Zelle.
Das neuartige Bezugssystem kompensiert durch Verwendung von Bezugszellen in einem OFF-Zustand in der Bezugsspalte (Leitung) vollständig die zweite Ungleichung, welche umgeschrieben werden kann als:
Ip + Iop < 2Iop + Ip für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle,
welche, wie beobachtet werden kann, unverändert verbleibt.
Tatsächlich ist, wenn der Vergleich mit einer unvorbereite ten Zelle durchgeführt wird, diese Kompensation nicht ebenso effektiv, da die Ip-Komponente nicht in dem ersten Element der entsprechenden Ungleichung auftritt:
Ic + Iov > 2Iov + Ip für den Fall einer "ON"- Matrixzelle,
wobei nichtsdestotrotz die Bedingung:
I - Iov > Ip,
welche durch Entwickeln der vorangehenden Ungleichung erhalten wird, im wesentlichen immer verifiziert bleibt, da:
a) die Ip-Komponente (falls vorhanden) sich selbst nur bei relativ hohen Werten des Betriebsversorgungs-Spannungsbereichs manifestiert;
b) die durch Ip erzeugte Störung nur signifikant sein könnte, falls sie mit einer Auswahl einer programmierten Zelle zusammenfällt (wobei jedoch bereits gesehen wurde, daß in einem derartigen Fall die Störung vollkommen kompensiert wird);
c) der Wert Ic-Iov nur für Weite weit außerhalb des normalen Versorgungsbereichs der Speichereinrichtungen erreicht werden kann und in jedem Fall, da (Iov < I/2) gilt, die Bedingung I-Iov viel stärker ist als die doppelte Bedingung (1/2)I, welche in den Leseschaltungen gemäß dem Stand der Technik auftritt.
Darüberhinaus tolerieren die verbesserten Bedingungen der Diskriminierung, welche in dem neuartigen Bezugssystem implementiert sind, eine reduzierte Schwellwertdifferenz zwischen einer unvorbereiteten Zelle und einer programmierten Zelle, wie sich dies klar aus den vorangehenden Überlegungen ergibt.
Die Vorteile in bezug auf die Zuverlässigkeit und die Vereinfachung des Herstellungsverfahrens sind augenscheinlich.
Bei der Definition der Ungleichungen, welche das Verhalten des Bezugssystems der Erfindung gemäß dieser zweiten Ausführungsform charakterisieren, wurde die Verwendung eines Stromgenerators, welcher zur Lieferung eines gesamten Offset-Stromes gleich I/2 (die Hälfte des Stromes einer universellen unvorbereiteten Zelle) fähig ist, angenommen.
Ein derartiger Wert kann entsprechend den Bedürfnissen modifiziert werden, um die Zusammenhänge zwischen der Bezugskurve und den entsprechenden Merkmalen einer ON-Zelle und einer OFF-Zelle zu ändern.
Wenn beispielsweise eine Gleichgewichtsbedingung gesetzt ist für:
Io = (1/3)I
wird das System von Ungleichungen
Ic + Iov > 2Iov für den Fall einer "ON" Matrixzelle
I + Iov > 2Iov
Iop < 2Iop für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
da: Io = (1/3)I < I/2
Es kann abgeleitet werden, daß die Kurven für die Auswahl einer ON-Zelle weiter voneinander beabstandet sind als die entsprechenden Kurven für eine Auswahl einer OFF-Zelle. Wenn andernfalls die Gleichgewichtsbedingung gesetzt wird als: Io = (3/4)I, dann wird das System von Ungleichungen
Ic + Iov < 2Iov für den Fall einer "ON"- Matrixzelle
I + Iov > 2Iov
Iop < 2Iop für den Fall einer "OFF"- Matrixzelle
da: Io = (3/4)I > 1/2
Es kann abgeleitet werden, daß die Kurven für die Auswahl einer OFF-Zelle weiter voneinander beabstandet sind als die entsprechenden Kurven für eine Auswahl einer ON-Zelle. Auf diese Weise ist es möglich, dem Fortschritt der Fabrikationstechnologie, d.h. durch ein Erweitern des nutzbaren Bereichs relativ zu einer Zellbedingung, unter welcher die Verfahrensaufarbeitung von elektrischen Parametern mehr Einfluß hat, zu "folgen". Der Vorteil ist durch die Möglichkeit einer Optimierung der Ausbeute von kritischen Herstellungsprozessen (hohe Dichte) dargestellt.
Ein alternativer Weg zur Realisierung der Bezugsschaltung der Erfindung für den Speicher, welcher Einheitszellen in einer AND-Konfiguration organisiert aufweist, ist in Fig. 10 dargestellt.
Es soll festgehalten werden, daß in dieser letzteren Ausführungsform die programmierten Zellen jene sind, welche leitend (ON) sind, und daß im Gegensatz dazu die unvorbereiteten Zellen jene sind, welche nicht-leitend (OFF) sind. Daher umfassen die "AND-Pakete" der Bezugs-Leseleitung alle unvor bereiteten Zellen ebenso wie das Paket, welches als Stromgenerator wirkt. Nach Durchführung der entsprechenden Korrekturen verbleibt auch in dieser unterschiedlichen Konfiguration das System von Ungleichungen, welches oben illustriert wurde, gültig, wie dies für einen Fachmann augenscheinlich sein wird.
Auch gemäß dieser alternativen, strukturellen Ausführungsform behält das neuartige Bezugssystem der Erfindung seine Vorteile, unter welchen die folgenden genannt werden können:
a) Einfachheit der Implementierung;
b) Nichtvorhandensein von Stromspiegeln oder anderen verzerrenden Netzwerken;
c) Nichtvorhandensein von zusätzlichen Verlustelementen;
d) ein dynamisches Verhalten während der Lesephase, welches die Zuverlässigkeit bei Vorhandensein von Randzellen und/oder Rauschen erhöht;
e) Selbstkompensations-Verhalten gegenüber schwachen Programmierungsbedingungen der Matrixzellen;
f) Kongruenz mit dem tatsächlichen Strom, welcher durch die Speicherzellen hindurchtritt;
g) Gültigkeit des Bezugssystems über die Grenzen normaler Anwendung hinaus.
Naturgemäß beziehen sich die obigen Überlegungen im wesentlichen auf die unterschiedlichen Ausführungsformen, welche in den Fig. 1, 4, 5, 6, 8 und 10 dargestellt sind, und, obwohl in umgekehrter Weise, auch auf die in Fig. 7 gezeigte Schaltung, worin der Transistor Tom eine Größe aufweist, welche ein Vielfaches der Größe des Transistors Tor aufweist.
In allen gezeigten Beispielen sind die Lasten, Tlm und Tlr, der Matrix-seitigen Leseleitung bzw. der Bezugsleitung in einer "kreuzgekoppelten" Konfiguration in Übereinstimmung mit demjenigen dargestellt, wie es in der obengenannten älteren Patentanmeldung Nr. 07/878,823 (US-A 5 461 713), angemeldet am 4. Mai 1992, beschrieben ist. Eine derartige "kreuzgekoppelte" Konfiguration der Lasten ist jedoch nicht unbedingt für die Zwecke der Implementierung des den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Bezugssystems erforderlich und dieselben Lasten können auch idente Diodenkonfigurierte Transistoren gemäß bekannten Techniken gemäß dem Stand der Technik sein, wie dies Fachleuten unmittelbar einsichtig ist.

Claims

1. Fühl- bzw. Leseverstärker zum Lesen von Speicherzellen durch eine Strom- Unsymmetrie bzw. Ungleichgewicht zwischen einem ersten Strom (Ipr), erzwungen durch eine erste mit einer Bezugszelle (TPR) verbundenen Fühlbzw. Leseleitung (RSL), und einem zweiten Strom (Ivm, Ipm), erzwungen durch eine zweite, mit einer für ein Lesen ausgewählten Speicherzelle (TVM, TPM) verbundenen Fühl- bzw. Leseleitung (MSL), wobei der Fühlbzw. Leseverstärker ein Eingangsnetz der Differenzverstärkertype aufweist, wobei jede der zwei Fühl- bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) mit einer entsprechenden von zwei im wesentlichen identischen Lasten (TLR, TLM) verbunden ist und worin eine erste hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASR) einen mit der ersten Fühl- bzw. Leseleitung (RSL) verbundenen Eingang aufweist und eine zweite hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASM) einen mit der zweiten Fühl- bzw. Leseleitung (MSL) verbundenen Eingang aufweist, wobei jede der Verstärkerschaltungen (RSL, MSL) an einem entsprechenden Ausgangsknoten (CR, CM) ein Signal erzeugt, welches zum Steuern bzw. Treiben von wenigstens ersten und zweiten Schaltern (TCR; TCM) verwendet wird, welche zwischen einer entsprechenden der Lasten (TLR, TLM) und einer entsprechenden der Fühlbzw. Leseleitungen (RSL, MSL) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaß:

einen ersten Transistor (TOR), welcher funktionsgerecht zwischen dem ersten Schalter (TCR), welcher durch die erste hochohmige Verstärkerschaltung (CASR) gesteuert bzw. getrieben ist, und einer Quelle eines Biasstroms (I) angeschlossen ist und einen Steueranschluß aufweist, welcher mit dem Ausgangsknoten (CR) der ersten hochohmigen Verstärkerschaltung (CASR) verbunden ist;

einen zweiten Transistor (TOM), welcher funktionsgerecht zwischen dem zweiten Schalter (TCM), welcher durch die zweite hochohmige Verstärkerschaltung (CASM) gesteuert bzw. getrieben ist, und der Quelle des Biasstroms (I) angeschlossen ist und einen Steueranschluß aufweist, welcher mit dem Ausgangsknoten (CM) der zweiten hochohmigen Verstärkerschaltung (CASM) verbunden ist;

wobei der erste und der zweite Transistor (TOR, TOM) voneinander unterschiedliche Größen aufweisen und durch die an den entsprechenden Ausgangsknoten (CR; CM) der hochohmigen Verstärkerschaltungen (CASR, CASM) erzeugten Signale angesteuert bzw. getrieben werden, um einen Offset-Strom (Ior, Iom) den Strömen (Ipr, Ivm, Ipm) zu überlagern, welche durch die identischen Lasten (TLR, TLM) der zwei Fühl- bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) des Eingangsnetzes der Differenzverstärkertype erzwungen sind.

2. Fühl- bzw. Leseverstärker zum Lesen von Speicherzellen durch eine Strom- Unsymmetrie- bzw. Ungleichgewicht zwischen einem ersten Strom (Ipr), erzwungen durch eine erste, mit einer Bezugszelle (TPR) verbundene Fühl- bzw. Leseleitung (RSL), und einem zweiten Strom (Ivm, Ipm), erzwungen durch eine zweite, mit einer für ein Lesen ausgewählten Speicherzelle (TVM, TPM) verbundenen Fühl bzw. Leseleitung (MSL), wobei der Fühlbzw. Leseverstärker ein Eingangsnetz der Differenzverstärkertype aufweist, wobei jede der zwei Fühl bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) mit einer entsprechenden von zwei im wesentlichen identischen Lasten (TLR, TLM) verbunden ist und worin eine erste hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASR) einen mit der ersten Fühl- bzw. Leseleitung (RSL) verbundenen Eingang aufweist und eine zweite hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASM) einen mit der zweiten Fühl- bzw Leseleitung (MSL) verbundenen Eingang aufweist, wobei jede der Verstärkerschaltungen (RSL, MSL) an einem entsprechenden Ausgangsknoten (CR, CM) ein Signal erzeugt, welches zum Steuern bzw. Treiben von wenigstens ersten und zweiten Schaltern (TCR; TCM) verwendet wird, welche zwischen einer entsprechenden der Lasten (TLR, TLM) und einer entsprechenden der Fühl- bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt

einen ersten Transistor (TOR), welcher funktionsgerecht zwischen dem ersten Schalter (TCR), welcher durch die erste hochohmige Verstärkerschaltung (CASR) gesteuert bzw. getrieben ist, und einer Quelle eines Biasstroms (I) angeschlossen ist und einen Steueranschluß aufweist, wel cher mit der zweiten Fühl- bzw. Leseleitung (MSL) verbunden ist;

einen zweiten Transistor (TOM), welcher funktionsgerecht zwischen dem zweiten Schalter (TCM), welcher durch die zweite hochohmige Verstärkerschaltung (CASM) gesteuert bzw. getrieben ist, und der Quelle des Biasstroms (I) angeschlossen ist und einen Steueranschluß aufweist, welcher mit der ersten Fühl- bzw. Leseleitung (RSL) verbunden ist;

wobei der erste und der zweite Transistor (TOR, TOM) voneinander unterschiedliche Größen aufweisen und durch an den jeweils einer der gegenüberliegenden der zwei Fühl bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) vorliegenden Signale angesteuert bzw. getrieben werden, um einen Offset-Strom (Ior, Iom) den Strömen zu überlagern, welche durch die identischen Lasten (TLR, TLM) der zwei Fühl bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) des Eingangsnetzes der Differenzverstärkertype erzwungen sind.

3. Fühl bzw. Leseverstärker nach Anspruch 1 oder 2, worin die Quelle eines Biasstroms (I) von einem Stromgenerator gebildet ist, welcher zwischen einem Source-Knoten (C) des ersten und zweiten Transistors (TOR, TOM), welche eine voneinander unterschiedliche Größe aufweisen, und einem Erdungsknoten der Schaltung angeschlossen ist.

4. Fühl- bzw. Leseverstärker nach Anspruch 1 oder 2, worin der erste Transistor (TOR) die doppelte Größe des zweiten Transistors (TOM) aufweist.

5. Speicher umfassend einen Fühl bzw. Leseverstärker nach Anspruch 4, worin der zweite Transistor (TOM) eine zu der Größe von die Schalter darstellenden Transistoren (TCR, TCM) identische Größe aufweist.

6. Speicher umfassend einen Fühl- bzw. Leseverstärker nach Anspruch 3, worin der Generator eines Biasstroms (I) einen Strom liefert, welcher identisch zum Strom einer unvorbereiteten Speicherzelle (TVM) ist.

7. Fühl bzw. Leseverstärker nach Anspruch 1 oder 2, worin die Quelle des Biasstroms für die Last (TLR) der ersten Fühl- bzw. Leseleitung (RSL) von dem ersten Transistor (TOR) gebildet ist, wobei eine Quelle desselben mit einem Erdungsknoten der Schaltung verbunden ist, und worin die Quelle des Biasstroms für die Last (TLM) der zweiten Fühl bzw. Leseleitung (MSL) von dem zweiten Transistor (TOM) gebildet ist, wobei eine Quelle desselben mit dem Erdungsknoten verbunden ist.

8. Speicher umfassend einen Fühl- bzw. Leseverstärker nach Anspruch 1 oder 2, worin die Speicherzellen (TVM, TPM) in einer NOR-Konfiguration organisiert sind.

9. Speicher umfassend einen Fühl- bzw. Leseverstärker nach Anspruch 1 oder 2, worin die Speicherzellen in einer AND-Konfiguration organisiert sind.

10. Speicher umfassend einen Fühl- bzw. Leseverstärker nach Anspruch 1 oder 2, worin die Bezugssspeicherzellen nicht-leitend sind.

11. Verfahren zur Implementierung eines dynamischen Bezugssystems für ein Lesen von Speicherzellen durch eine Strom-Unsymmetrie- bzw. Ungleichge wicht zwischen einem ersten Strom (Ipr), erzwungen durch eine erste, mit einer Bezugszelle (TPR) verbundene Fühl bzw. Leseleitung (RSL), und einem zweiten Strom (Ivm, Ivp), erzwungen durch eine zweite, mit einer für ein Lesen ausgewählten Speicherzelle (TVM, TPM) verbundenen Fühl- bzw. Leseleitung (MSL), durch einen Fühl- bzw. Leseverstärker, welcher ein Eingangsnetz einer Differenzverstärkertype umfaßt, worin jede der zwei Fühl- bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) mit einer entsprechenden von zwei im wesentlichen identischen Lasten (TLR, TLM) verbunden ist und worin eine erste hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASR) einen mit der ersten Fühl- bzw. Leseleitung (RSL) verbundenen Eingang aufweist und eine zweite hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASM) einen mit der zweiten Fühl- bzw. Leseleitung (MSL) verbundenen Eingang aufweist, wobei jede der Verstärkerschaltungen (CASR, CASM) an einem entsprechenden Ausgangsknoten (CR, CM) ein Signal erzeugt, welches zum Steuern bzw Treiben von wenigstens ersten und zweiten Schaltern (TCR, TCM) verwendet wird, welche zwischen einer entsprechenden der Lasten (TLR, TLM) und einer entsprechenden der Fühl- bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) angeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine Verwendung der an den entsprechenden Ausgangsknoten (CR, CM) durch die hochohmigen Verstärkerschaltungen (CASR, CASM) erzeugten Signale zum Steuern bzw. Treiben von zwei Asymmetrie-Transistoren (TOR, TOM), welche jeweils funktionsgerecht zwischen den ersten und zweiten Schaltern (TCR, TCM) und einer Biasstromquelle (I) angeschlossen sind und voneinander unterschiedliche Größen aufweisen, um einen Offset-Strom (Ior, Iom) den durch die Lasten (TCR, TCM) der Fühl- bzw. Leseleitungen (RSL, RSM) erzwungenen Strömen zu überlagern.

12. Verfahren zur Implementierung eines dynamischen Bezugssystems für ein Lesen von Speicherzellen durch eine Strom-Unsymmetrie- bzw. Ungleichgewicht zwischen einem ersten Strom (Ipr), erzwungen durch eine erste, mit einer Bezugszelle (TPR) verbundene Fühl bzw. Leseleitung (RSL), und einem zweiten Strom (Ivm, Ivp), erzwungen durch eine zweite, mit einer für ein Lesen ausgewählten Speicherzelle (TVM, TPM) verbundenen Fühl- bzw. Leseleitung (MSL), durch einen Fühl- bzw. Leseverstärker, welcher ein Eingangsnetz einer Differenzverstärkertype umfaßt, worin jede der zwei Fühl bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) mit einer entsprechenden von zwei im wesentlichen identischen Lasten (TLR, TLM) verbunden ist und worin eine erste hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASR) einen mit der ersten Fühl- bzw. Leseleitung (RSL) verbundenen Eingang und eine zweite hochohmige Verstärkerstufenschaltung (CASM) einen mit der zweiten Fühl- bzw. Leseleitung (MSL) verbundenen Eingang aufweist, wobei jede der Verstärkerschaltungen (CASR, CASM) an einem entsprechenden Ausgangsknoten (CR, CM) ein Signal erzeugt, welches zum Steuern bzw. Treiben von wenigstens ersten und zweiten Schaltern (TCR, TCM) verwendet wird, welche zwischen einer entsprechenden der Lasten (TLR, TLM) und einer entsprechenden der Fühl- bzw. Leseleitungen (RSL, MSL) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Verwendung eines an dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten Schalter (TCR) und der entsprechenden Last (TLR) der ersten Fühl- bzw. Leseleitung (RSL) vorliegenden Signals zum Steuern bzw. Treiben eines ersten Asymmetrie-Transistors (TOM), welcher funktionsgerecht zwischen dem zweiten Schalter (TCM) und der Biasstromquelle (I) angeschlossen ist, und eine Verwendung eines an dem Verbindungsknoten zwischen dem zweiten Schalter (TCM) und der entsprechenden Last (TLM) der zweiten Fühl bzw. Leseleitung (MSL) vorliegenden Signals zum Steuern bzw. Treiben eines zweiten Asymmetrie-Transistors (TOR), welcher funktionsgerecht zwischen dem ersten Schalter (TCR) und der Biasstromquelle (I) angeschlossen ist, wobei der erste und der zweite Asymmetrie- Transistor (TOM, TOR) eine voneinander unterschiedliche Größe aufweisen.