基于65nm浮柵工藝NOR flash存儲器驅(qū)動電路設計.pdf

1、Flash存儲器是主流的非易失型存儲器，對其進行編程和擦除需要對存儲單元各端施加不同的高壓。電荷泵電路由于面積小，不需要使用電感成為了片上升壓電路的首選。為加快對存儲器的編程和擦除，電荷泵的充電速度是一個關(guān)注的重點;而為確保編程操作的準確度，抑制電荷泵的紋波也是一個重要的問題。
　　本文根據(jù)NOR Flash存儲器的應用需求，設計完成了NOR Flash存儲器的字線驅(qū)動電路和位線驅(qū)動電路，此外設計了一款片上溫度檢測電路。本文主要工

2、作以及創(chuàng)新點如下:
　　1、對理想電荷泵進行了simulink仿真，和電荷泵的經(jīng)典模型進行了比較和印證，利用電荷泵的模型分析了電荷泵的最優(yōu)級數(shù)。
　　2、設計了字線驅(qū)動電路，包括編程正高壓電荷泵調(diào)節(jié)電路和擦除負高壓電荷泵調(diào)節(jié)電路，分別產(chǎn)生10V正高壓和-9V負高壓，采用SKIP模式以獲得較高的效率?？偨Y(jié)了Dickson電荷泵的紋波特性，對SKIP模式的紋波進行了分析，論證了SKIP模式下電荷泵紋波和上升時間的關(guān)系，對兩者進行

3、了優(yōu)化和折中。設計了電荷泵的振蕩器、四相時鐘生成器、電平移位器和帶隙基準電路。
　　3、設計了一種新型寬負載紋波抑制位線驅(qū)動電路，在負載電流為0.1mA到1mA范圍內(nèi)產(chǎn)生3.6V正高壓。電荷泵分為3路并聯(lián)，采用SKIP模式和頻率調(diào)節(jié)模式混合的調(diào)節(jié)電路。特點是復用誤差放大器，將兩級放大器的第一級用作比較器。輕載時產(chǎn)生控制信號關(guān)閉2路電荷泵，運放第二級輸出實現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)。為區(qū)分中載和重載，2路電荷泵中一路電荷泵的控制信號由遲滯反相器提供

4、，利用其雙門檻特性和另一路電荷泵區(qū)分開來。為在輕載時保證同樣的紋波性能，對電容驅(qū)動器實行連續(xù)調(diào)節(jié)。在很寬的負載電流變化下實現(xiàn)了紋波抑制。
　　4、設計了溫度檢測電路，利用帶隙基準電路中的PTAT電流和電阻串聯(lián)產(chǎn)生PTAT電壓，并用ADC將轉(zhuǎn)為3位數(shù)字輸出。
　　電路設計基于XMC65nm浮柵工藝，電源電壓為1.8V，使用CadenceSpectre進行仿真。在標準工藝角下，字線驅(qū)動電路中正電荷泵負載電容為10pF，輸出電壓為

5、10V，上升時間為307ns，輸出紋波約為154mV，功耗為413uW;字線驅(qū)動電路中負電荷泵負載電容為20pF，穩(wěn)定后輸出電壓為-9V，輸上升時間為1.69us，輸出紋波約為35mV，功耗為651uW;位線驅(qū)動電路負載電容為20pF，輸出電壓為3.6V，輕載（負載電流100uA）時，上升時間為86ns，紋波為232mV;重載(負載電流1mA)時，上升時間為134ns，紋波為201mV，重載時效率為59％。核心版圖面積為0.268mm2