電流感測放大器及其感測方法
【專利摘要】一種電流感測放大器及其感測方法。該電流感測放大器的感測方法，運用于一非易失性存儲器用以在一讀取周期中檢測一晶胞中的存儲狀態(tài)，該方法包括下列步驟：調(diào)整一感測節(jié)點與一參考節(jié)點至一固定電壓；將該感測節(jié)點連接至一數(shù)據(jù)線，以接收該晶胞所產(chǎn)生的一晶胞電流，并且將該參考節(jié)點連接至一參考電流源以接收該參考電流源產(chǎn)生的一參考電流；以及當該參考節(jié)點上的一參考電壓到達一預設電壓時，如果該感測節(jié)點上的一感測電壓小于該預設電壓，則該晶胞為一第一存儲狀態(tài)；如果該感測節(jié)點上的該感測電壓大于該預設電壓，則該晶胞為一第二存儲狀態(tài)。
【專利說明】電流感測放大器及其感測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電流感測放大器，且特別涉及一種運用于非易失性存儲器 (non-volatile memory device)的電流感測放大器及其感測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，非易失性存儲器（non-volatile memory device)已經(jīng)非常廣泛地應 用于各種電子產(chǎn)品。例如SD卡、固態(tài)硬盤等等?；旧?，在非易失性存儲器內(nèi)的存儲器 陣列（memory array)中包括多個晶胞（cell)。而每個晶胞中皆會有一個浮動門晶體管 (floating gate transistor)。其中，浮動門晶體管中的浮動柵極（floating gate)可以 存儲熱載子（hot carrier)，而根據(jù)熱載子存儲量的多寡即可決定該浮動門晶體管的存儲 狀態(tài)。再者，浮動門晶體管也可稱為存儲晶體管（storage transistor)。
[0003] -般來說，當熱載子注入浮動門晶體管后，浮動門晶體管的臨限電壓（threshold voltage，簡稱VTH)會根據(jù)熱載子注入的數(shù)量而改變。因此，具有較高的臨限電壓的浮動門 晶體管需要較高的柵極電壓（gate voltage)來開啟（turn on)浮動門晶體管；反之，具有 較低的臨限電壓的浮動門晶體管則可以用較低的柵極電壓來開啟浮動門晶體管。
[0004] 在非易失性存儲器的編程周期（program cycle，又稱之為"程序周期"）時，可 控制注入浮動柵極的熱載子量，進而改變浮動門晶體管的臨限電壓。而在讀取周期（read cycle)時，提供一讀取電壓（read voltage)至浮動門晶體管,便可以產(chǎn)生晶胞電流（cell current)，或稱為讀取電流（read current)。而根據(jù)晶胞電流的大小，即可得知該浮動門晶 體管的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)（on state)或者關(guān)閉狀態(tài)（off state)。
[0005] 舉例來說，當讀取電壓提供至具備低臨限電壓的浮動門晶體管，則此浮動門晶體 管會成為開啟狀態(tài)，進而產(chǎn)生較高的晶胞電流。反之，當讀取電壓提供至具備高臨限電壓的 浮動門晶體管，則此浮動門晶體管會無法開啟而成為關(guān)閉狀態(tài)，進而產(chǎn)生近于零的晶胞電 流。也就是說，在讀取周期時，開啟狀態(tài)的晶胞廣生較1?的晶胞電流；而關(guān)閉狀態(tài)的晶胞廣 生較低的晶胞電流。
[0006] 當然，非易失性存儲器中還需要提供一電流感測放大器（current sensing amplifier)，用以接收晶胞產(chǎn)生的晶胞電流，并區(qū)別晶胞中的存儲狀態(tài)。
[0007] 請參照圖1，其所繪示為已知電流感測放大器示意圖。電流感測放大器包括晶體 管Ml、晶體管M2、晶體管M3、運算放大器0P與比較器CMP。晶體管Ml與運算放大器0P的 連接形成一箝位電路（clamp circuit),其中晶體管Ml的漏極連接至數(shù)據(jù)線（data line, DL)以接收晶胞輸出的晶胞電流Icell，晶體管Ml的柵極連接至運算放大器OP輸出端，晶 體管Ml的源極連接至低電壓源（Vss)。再者，運算放大器0P的第一輸入端接收一輸入電壓 Vdl，運算放大器0P的第二輸入端連接至晶體管Ml的漏極。因此，在正常運作下箝位電路 中晶體管Ml漏極上的電壓VI等于輸入電壓Vdl。
[0008] 再者，晶體管M3的柵極接收一偏壓電壓Vbias，形成一電流源（current source) 并產(chǎn)生一參考電流Iref。而晶體管M2的漏極接收參考電流Iref,晶體管M2的柵極連接至 晶體管Ml的柵極，晶體管M2的源極連接至低電壓源（Vss)。比較器CMP的第一輸入端連接 至晶體管M2的漏極以接收晶體管M2的漏極電壓V2,第二輸入端接收輸入電壓Vdl，輸出端 產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)Dout。
[0009] 在讀取周期時，數(shù)據(jù)線DL會連接至晶胞并且接收晶胞電流。當晶胞為開啟狀態(tài) 時，晶胞電流Icell會大于參考電流Iref，晶體管M2的漏極電壓V2會小于輸入電壓Vdl， 因此比較器CMP輸出第一邏輯電平（例如低電平）。反之，當晶胞為關(guān)閉狀態(tài)時，晶胞電流 Icell會小于參考電流Iref，晶體管M2的漏極電壓V2會大于輸入電壓Vdl，因此比較器CMP 輸出第二邏輯電平（例如高電平）。
[0010] 由以上的說明可知，電流感測放大器根據(jù)晶胞產(chǎn)生的晶胞電流Icell來判斷該晶 胞的存儲狀態(tài)。然而，已知電流感測放大器需要有運算放大器0P。而運算放大器0P在正常 運作時皆需要提供一直流偏壓（DC bias current)，因此造成電流感測放大器的耗電量較 商。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明涉及一種電流感測放大器的感測方法，運用于一非易失性存儲器用以在一 讀取周期中檢測一晶胞中的存儲狀態(tài)，該方法包括下列步驟：調(diào)整一感測節(jié)點與一參考節(jié) 點至一固定電壓；將該感測節(jié)點連接至一數(shù)據(jù)線，以接收該晶胞所產(chǎn)生的一晶胞電流，并且 將該參考節(jié)點連接至一參考電流源以接收該參考電流源產(chǎn)生的一參考電流；以及當該參 考節(jié)點上的一參考電壓到達一預設電壓時，如果該感測節(jié)點上的一感測電壓小于該預設電 壓，則該晶胞為一第一存儲狀態(tài)；如果該感測節(jié)點上的該感測電壓大于該預設電壓，則該晶 胞為一第二存儲狀態(tài)。
[0012] 本發(fā)明還提出一種電流感測放大器，運用于一非易失性存儲器用以在一讀取周期 中檢測一第一晶胞中的存儲狀態(tài)，該電流感測放大器包括：一參考單元，包括一定電壓供應 電路與一比較電路連接于一參考節(jié)點，其中，該定電壓供應電路根據(jù)一動作信號將該參考 節(jié)點調(diào)整至一固定電壓后，將該參考節(jié)點連接至一參考電流源以接收該參考電流源產(chǎn)生的 一參考電流；以及一第一感測單兀，包括一定電壓供應電路與一鎖存電路連接于一第一感 測節(jié)點，其中，該定電壓供應電路根據(jù)該動作信號將該第一感測節(jié)點充電至該固定電壓后， 將該第一感測節(jié)點連接至一第一數(shù)據(jù)線，以接收該第一晶胞所產(chǎn)生的一第一晶胞電流；其 中，當該比較電路檢測出該參考節(jié)點上的一參考電壓到達一預設電壓時，產(chǎn)生一鎖存信號 至該鎖存電路，使得該鎖存電路根據(jù)該第一感測節(jié)點上的一第一感測電壓與該預設電壓之 間的關(guān)系決定該第一晶胞為一第一存儲狀態(tài)或者一第二存儲狀態(tài)。
[0013] 為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附 圖，作詳細說明如下：

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1所繪示為已知電流感測放大器示意圖。
[0015] 圖2所繪示為本發(fā)明電流感測方法的流程圖。
[0016] 圖3所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的電路方塊圖。
[0017] 圖4A?圖4C所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第一實施例及相關(guān)信號示意圖。
[0018] 圖5A?圖5C所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第二實施例及相關(guān)信號示意圖。 [0019] 圖6A?圖6C所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第三實施例及相關(guān)信號示意圖。
[0020] 圖7A?圖7C所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第四實施例及相關(guān)信號示意圖。
[0021] 圖8,其所繪示為本發(fā)明另一實施例電流感測方法流程圖。
[0022] 【符號說明】
[0023] 300、400、500、600、700 :參考單元
[0024] 302、312、322、402、412、502、512 :定電壓供應電路
[0025] 602,702,712 ： 定電壓供應電路
[0026] 304、404、504、604、704 :比較電路
[0027] 310,410,510,710 ： 第一感測單元
[0028] 314、324、414、514、714 :鎖存電路
[0029] 320 ： 第二感測單元
[0030] 406、408、416、418 : 反相器
[0031] 501、507、508、509、517、518、519、607、609 :反相器
[0032] 506,516,606 ： 預設電壓產(chǎn)生器
[0033] 505,515,605 ： 比較器

【具體實施方式】
[0034] 根據(jù)非易失性存儲器中晶胞的特性，在讀取周期時，根據(jù)晶胞中不同的存儲狀態(tài) 將會產(chǎn)生大小不同的晶胞電流（讀取電流）。假設非易失性存儲器中的晶胞中的存儲晶體 管（storage transistor)為 N 型浮動門晶體管（n-type floating gate transistor)，且 在開啟狀態(tài)時，晶胞會廣生II的晶胞電流，而在關(guān)閉狀態(tài)時，晶胞會廣生12的晶胞電流。再 者，本發(fā)明還提供一參考電流源，此參考電流源所提供的參考電流Iref的大小介于II與12 之間，亦即Il>lref>12。
[0035] 請參照圖2,其所繪示為本發(fā)明電流感測方法的流程圖。首先，在讀取周期時，讓一 感測節(jié)點（sensing node)以及一參考節(jié)點（reference node)同時到達一固定電壓后將感 測節(jié)點以及參考節(jié)點維持在浮接狀態(tài)（floating state)(步驟S201)。
[0036] 接著，同時將感測節(jié)點連接至一數(shù)據(jù)線以接收晶胞電流，并將參考節(jié)點連接于參 考電流源以接收參考電流（步驟S203)，使得感測節(jié)點與參考節(jié)點上的電壓開始變化。 [0037] 之后，開始比較參考節(jié)點上的參考電壓與一預設電壓（preset voltage)之間的關(guān) 系（步驟S205)。
[0038] 當參考節(jié)點上的參考電壓由固定電壓開始變化，并到達預設電壓時，則根據(jù)感測 節(jié)點上的感測電壓與預設電壓之間的關(guān)系來決定晶胞的存儲狀態(tài)（步驟S207)。亦即，當 感測節(jié)點上的感測電壓小于預設電壓時，則晶胞為第一存儲狀態(tài)（例如開啟狀態(tài)）（步驟 S208)。反之，則晶胞為第二存儲狀態(tài)（例如關(guān)閉狀態(tài)）（步驟S209)。以下詳細介紹本發(fā)明 的電流感測放大器來達成上述的感測方法。
[0039] 請參照圖3,其所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的電路方塊圖。電流感測放大器包 括：一參考單元300、一第一感測單元310與一第二感測單元320。其中，第一感測單元310 與第二感測單元320電路結(jié)構(gòu)完全相同。
[0040] 參考單元300包括一定電壓供應電路302與一比較電路304連接于參考節(jié)點 (Nref)。在讀取周期時，定電壓供應電路302會先將參考節(jié)點（Nref)充電至固定電壓，并 且呈現(xiàn)浮接狀態(tài)。之后，參考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流Iref。此時， 比較電路304會開始比較參考電壓（Vref)與預設電壓（Vset)之間的關(guān)系。當參考電壓 (Vref)到達預設電壓（Vset)時，則比較電路304發(fā)出一鎖存信號（Lat)至第一感測單元 310與第二感測單元320。
[0041] 再者，第一感測單元310包括：一定電壓供應電路312與一鎖存電路314連接于第 一感測節(jié)點（Nsenl)。在讀取周期時，定電壓供應電路312會先將第一感測節(jié)點（Nsenl)的 第一感測電壓（Vsenl)充電至固定電壓，并且呈現(xiàn)浮接狀態(tài)。之后，第一感測節(jié)點（Nsenl) 連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。當鎖存電路314接收到鎖存信號 (Lat)時，則鎖存電路314根據(jù)第一感測電壓（Vsenl)與預設電壓（Vset)的關(guān)系來產(chǎn)生第 一輸出信號（Doutl)，以表不第一晶胞的存儲狀態(tài)。
[0042] 同理，第二感測單元320包括：一定電壓供應電路322與一鎖存電路324連接于第 二感測節(jié)點（Nsen2)。在讀取周期時，定電壓供應電路322會先將第二感測節(jié)點（Nsen2)的 第二感測電壓（Vsen2)充電至固定電壓，并且呈現(xiàn)浮接狀態(tài)。之后，第二感測節(jié)點（Nsen2) 連接至第二數(shù)據(jù)線（DL2)以接收第二晶胞電流（Icell2)。當鎖存電路324接收到鎖存信號 (Lat)時，則鎖存電路324根據(jù)第二感測電壓（Vsen2)與預設電壓（Vset)的關(guān)系來產(chǎn)生第 二輸出信號（Dout2)，以表示第二晶胞的存儲狀態(tài)。其中，參考單元300、第一感測單元310 與第二感測單元320中的定電壓供應電路302、312、322供應相同大小的固定電壓。
[0043] 上述圖3僅繪示一個參考單元300搭配二個感測單元310、320。然而本發(fā)明并不 限定于感測單元的數(shù)目，在實際的運用上，一個參考單元300也可以搭配單一感測單元，或 者一個參考單元300可以搭配更多的感測單元。
[0044] 請參照圖4A?圖4C，其所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第一實施例及相關(guān)信 號示意圖。圖4A僅以一參考單元400搭配一第一感測單元410來作說明。當然，本領(lǐng)域技 術(shù)人員也可以利用一個參考單元搭配多個結(jié)構(gòu)相同的感測單元來實現(xiàn)電流感測放大器。
[0045] 電流感測放大器包括：一參考單元400、一第一感測單元410、開關(guān)SW0與開關(guān) SW1。參考單元400包括一定電壓供應電路402與一比較電路404連接于參考節(jié)點（Nref)。 其中，定電壓供應電路包括一晶體管Mc，其源極連接至一電源電壓（Vdd)，柵極接收一動作 信號（Vpre)，漏極連接至參考節(jié)點（Nref)。再者，比較電路404包括一晶體管Ma、晶體管 Mb、反相器406、反相器408。其中，晶體管Ma源極連接至電源電壓（Vdd)，柵極連接至參考 節(jié)點（Nref);晶體管Mb漏極連接至晶體管Ma漏極，源極連接至接地電壓（Vss)，柵極連接 至參考節(jié)點（Nref);反相器406的輸入端連接至晶體管Mb漏極，反相器406的輸出端連接 至參考節(jié)點（Nref);反相器408的輸入端連接至反相器406的輸入端，反相器408的輸出 端產(chǎn)生鎖存信號（Lat)。再者，反相器406受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號為高電平時， 反相器406無法正常運作；當鎖存信號為低電平時，反相器406可正常運作。
[0046] 開關(guān)SW0受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號（Lat)為高電平時，開關(guān)SW0為閉路 狀態(tài)（close state),可將參考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref)。當 鎖存信號（Lat)為低電平時，開關(guān)SW0為開路狀態(tài)（open state)，可切斷參考節(jié)點（Nref) 與參考電流源之間的連接關(guān)系。
[0047] 第一感測單兀410包括一定電壓供應電路412與一鎖存電路414連接于第一感測 節(jié)點（Nsenl)。其中，定電壓供應電路包括一晶體管M3,其源極連接至一電源電壓（Vdd)， 柵極接收一動作信號（Vpre)，漏極連接至第一感測節(jié)點（Nsenl)。再者，鎖存電路414包 括一晶體管Ml、晶體管M2、反相器416、反相器418。其中，晶體管Ml源極連接至電源電壓 (Vdd)，柵極連接至第一感測節(jié)點（Nsenl);晶體管M2漏極連接至晶體管Ml漏極，源極連接 至接地電壓（Vss)，柵極連接至第一感測節(jié)點（Nsenl);反相器416的輸入端連接至晶體管 M2漏極，反相器416的輸出端連接至第一感測節(jié)點（Nsenl);反相器418的輸入端連接至反 相器416的輸入端，反相器418的輸出端產(chǎn)生第一輸出信號（Doutl)。再者，反相器416受 控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號為高電平時，反相器416無法正常運作，所以鎖存電路414 無法正常運作；當鎖存信號為低電平時，反相器416可正常運作，所以鎖存電路414也可正 常運作。
[0048] 開關(guān)SW1受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號（Lat)為高電平時，開關(guān)SW1為閉路 狀態(tài)，可將第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。 當鎖存信號（Lat)為低電平時，開關(guān)SW1為開路狀態(tài)，可切斷第一感測節(jié)點（Nsenl)與第一 數(shù)據(jù)線（DL1)之間的連接關(guān)系。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，參考單元400與第一感測單元410的結(jié)構(gòu)完全相同。 再者，晶體管Ma與晶體管Mb連接形成一反相器，而此反相器的轉(zhuǎn)態(tài)電壓（transition voltage)即為預設電壓（Vset)。也就是說，當參考節(jié)點（Nref)的參考電壓小于預設電壓 (Vset)時，反相器輸出高電平；當參考節(jié)點（Nref)的參考電壓大于預設電壓（Vset)時，反 相器輸出低電平。再者，晶體管Ml與晶體管Ma完全相同，晶體管M2與晶體管Mb完全相 同。因此，晶體管Ml與晶體管M2連接形成的反相器，其轉(zhuǎn)態(tài)點也為預設電壓（Vset)。眾 所周知，調(diào)整晶體管Ma與晶體管Mb的尺寸（size)，即可調(diào)整其轉(zhuǎn)態(tài)點，亦即調(diào)整預設電壓 (Vset)。以下的說明以預設電壓（Vset)為Vdd/2來解釋電流感測放大器的運作原理。
[0050] 請參照圖4B，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點t0至時間點t2之間，參考單元400與第一感測單元410中的定電壓供應電路 402與412會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Me與晶體管M3,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)充電至電源電壓（Vdd)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為電源電壓（Vdd)。在時間點tl時，參考節(jié)點（Nref)與第一感測 節(jié)點（Nsenl)充電至預設電壓（Vset)，使得鎖存信號（Lat)與第一輸出信號（Doutl)改變 為高電平。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶體管Me與晶體管M3。
[0051] 同時，在時間點tl時，比較電路404的鎖存信號（Lat)輸出高電平。此時，鎖存 電路414無法正常運作（disable)，而開關(guān)SW0與開關(guān)SW1為閉路狀態(tài)。因此，參考節(jié)點 (Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref)，且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù) 據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Me與晶體管M3被關(guān)閉時， 參考節(jié)點（Nref)上的參考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感測節(jié)點電 壓（Vsenl)開始下降。
[0052] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為12。亦即，參考 電流（Iref)大于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點t2之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 的下降速度會快于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度。
[0053] 在時間點t3,參考節(jié)點電壓（Vref)下降至預設電壓（Vset)，使得比較電路404的 鎖存信號（Lat)輸出低電平。由于鎖存信號（Lat)輸出低電平，使得開關(guān)SW0與開關(guān)SW1 為開路狀態(tài)，而第一感測單元410中的鎖存電路414正常運作（enable)。由于第一感測節(jié) 點電壓（Vsenl)的下降速度較慢尚未下降至預設電壓（Vset)，因此鎖存電路414產(chǎn)生的第 一輸出信號（Doutl)為高電平，代表連接于第一數(shù)據(jù)線（DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉 狀態(tài)。
[0054] 由于在時間點t3,鎖存信號（Lat)輸出低電平使得反相器406與反相器416正常 動作，因此參考電壓（Vref)變更為反相器406輸出的低電平，第一感測節(jié)點電壓（Vsenl) 變更為反相器416輸出的高電平。
[0055] 請參照圖4C，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點t0至時間點t2之間，參考單元400與第一感測單元410中的定電壓供應電路 402與412會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Me與晶體管M3,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)充電至電源電壓（Vdd)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為電源電壓（Vdd)。在時間點tl時，參考節(jié)點（Nref)與第一感測 節(jié)點（Nsenl)充電至預設電壓（Vset)，使得鎖存信號（Lat)與第一輸出信號（Doutl)改變 為高電平。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶體管Me與晶體管M3。
[0056] 同時，在時間點tl時，比較電路404的鎖存信號（Lat)輸出高電平。此時，鎖存電 路414無法正常運作，而開關(guān)SW0與開關(guān)SW1為閉路狀態(tài)。因此，參考節(jié)點（Nref)連接至參 考電流源以接收參考電流（Iref)，且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接 收第一晶胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Me與晶體管M3被關(guān)閉時，參考節(jié)點（Nref) 上的參考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)開始 下降。
[0057] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為II。亦即，參考 電流（Iref)小于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點t2之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 的下降速度會慢于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度。
[0058] 在時間點t3時，第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)已下降至預設電壓（Vset)并繼續(xù)下 降。在時間點t4時，參考節(jié)點電壓（Vref)下降至預設電壓（Vset)，使得比較電路404的鎖 存信號（Lat)輸出低電平。此時，開關(guān)SW0與開關(guān)SW1為開路狀態(tài)，而第一感測單元410中 的鎖存電路414正常運作。由于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度較快且小于預設電 壓（Vset)，因此鎖存電路414產(chǎn)生的第一輸出信號（Doutl)為低電平，代表連接于第一數(shù)據(jù) 線（DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)。
[0059] 由于在時間點t4,鎖存信號（Lat)輸出低電平使得反相器406與反相器416正常 動作，因此參考電壓（Vref)變更為反相器406輸出的低電平，第一感測節(jié)點電壓（Vsenl) 變更為反相器416輸出的低電平。
[0060] 由以上的說明可知，本發(fā)明提供一參考電流源以提供一參考電流（Iref)。而參考 電流（Iref)介于開啟狀態(tài)的晶胞電流（II)以及關(guān)閉狀態(tài)的晶胞電流（12)之間。當感測 節(jié)點與參考節(jié)點預充電至一固定電壓后，各別連接至數(shù)據(jù)線以及參考電流源。之后，根據(jù)感 測節(jié)點電壓與參考節(jié)點電壓的下降速度來決定晶胞的存儲狀態(tài)。
[0061] 請參照圖5A?圖5C，其所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第二實施例及相關(guān)信 號示意圖。圖5A僅以一參考單元500搭配一第一感測單元510來作說明。當然，本領(lǐng)域技 術(shù)人員也可以利用一個參考單元搭配多個感測單元來實現(xiàn)電流感測放大器。
[0062] 電流感測放大器包括：一參考單兀500、一第一感測單兀510、開關(guān)SW0與開關(guān) SW1。參考單元500包括一定電壓供應電路502與一比較電路504連接于參考節(jié)點（Nref)。 其中，定電壓供應電路502包括一晶體管Md，其源極連接至一電源電壓（Vdd)，柵極接收一 動作信號（Vpre)，漏極連接至參考節(jié)點（Nref)。再者，比較電路504包括預設電壓產(chǎn)生器 506、比較器505、開關(guān)SW2、與非門503、以及四個反相器501、507、508、509。其中，比較器505 正輸入端連接至參考節(jié)點（Nref)以接收參考電壓（Vref)，負輸入端連接至預設電壓產(chǎn)生 器506以接收預設電壓（Vset);開關(guān)SW2連接在比較器505輸出端以及反相器507的輸入 端之間；反相器508的輸入端連接至反相器507的輸出端，反相器508的輸出端連接至反相 器507的輸入端；反相器509的輸入端連接至反相器507的輸出端；反相器501的輸入端連 接至反相器509的輸出端；再者，與非門503的第一輸入端連接至反相器501的輸出端，第 二輸入端接收動作信號（Vpre)，輸出端產(chǎn)生鎖存信號（Lat)。再者，反相器508與開關(guān)SW2 受控于鎖存信號（Lat)。當鎖存信號（Lat)為高電平時，反相器508無法正常運作且開關(guān) SW2為閉路狀態(tài)（close state)。當鎖存信號（Lat)為低電平時，反相器508正常運作且開 關(guān)SW2為開路狀態(tài)（open state)。
[0063] 開關(guān)SW0受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號（Lat)為高電平時，開關(guān)SW0為閉路 狀態(tài)，可將參考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref)。當鎖存信號（Lat) 為低電平時，開關(guān)SW0為開路狀態(tài)（open state)，可切斷參考節(jié)點（Nref)與參考電流源之 間的連接關(guān)系。
[0064] 第一感測單兀510包括一定電壓供應電路512與一鎖存電路514連接于第一感 測節(jié)點（Nsenl)。其中，定電壓供應電路512包括一晶體管M4,其源極連接至一電源電壓 (Vdd),柵極接收一動作信號（Vpre)，漏極連接至第一感測節(jié)點（Nsenl)以接收第一感測電 壓（Vsenl)。再者，鎖存電路514包括預設電壓產(chǎn)生器516、比較器515、開關(guān)SW3、以及三個 反相器517、518、519。其中，比較器515正輸入端連接至第一感測節(jié)點（他 6111)以接收第一 感測電壓（Vsenl)，負輸入端連接至預設電壓產(chǎn)生器516以接收預設電壓（Vset);開關(guān)SW3 連接于比較器515輸出端以及反相器517的輸入端之間；反相器518的輸入端連接至反相 器517的輸出端，反相器518的輸出端連接至反相器517的輸入端；反相器519的輸入端連 接至反相器517的輸出端，反相器519的輸出端產(chǎn)生第一輸出信號（Doutl)。再者，反相器 518與開關(guān)SW3受控于鎖存信號（Lat)。當鎖存信號（Lat)為高電平時，反相器518無法正 常運作且開關(guān)SW3為閉路狀態(tài)（close state)。當鎖存信號（Lat)為低電平時,反相器518 正常運作且開關(guān)SW3為開路狀態(tài)（open state)。
[0065] 開關(guān)SW1受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號（Lat)為高電平時，開關(guān)SW1為閉路 狀態(tài)，可將第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。 當鎖存信號（Lat)為低電平時，開關(guān)SW1為開路狀態(tài)，可切斷第一感測節(jié)點（Nsenl)與第一 數(shù)據(jù)線（DL1)之間的連接關(guān)系。
[0066] 根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，參考單元500與第一感測單元510中的預設電壓產(chǎn)生 器506、516完全相同，其可供應預設電壓（Vset)，并且可以適當?shù)馗淖冾A設電壓（Vset)。以 下的說明將預設電壓（Vset)調(diào)整為0.75Vdd來解釋電流感測放大器的運作原理。
[0067] 請參照圖5B，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點t0至時間點t2之間，參考單元500與第一感測單元510中的定電壓供應電路 502與512會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Md與晶體管M4,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)充電至電源電壓（Vdd)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為電源電壓（Vdd)。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶 體管Md與晶體管M4。再者，在時間點t0時，與非門503的輸出端產(chǎn)生高電平的鎖存信號 (Lat)。在時間點tl，第一感測電壓（Vsenl)上升至預設電壓（Vset)，使得第一輸出信號 (Doutl)為高電平。
[0068] 在時間點t0時，比較電路504輸出高電平的鎖存信號（Lat)，使得反相器518與反 相器508無法正常運作，而開關(guān)SW0、開關(guān)SW1、開關(guān)SW2與開關(guān)SW3為閉路狀態(tài)。因此，參 考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref),且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至 第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Md與晶體管M4被 關(guān)閉時，參考節(jié)點（Nref)上的參考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感 測節(jié)點電壓（Vsenl)開始下降。
[0069] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為12。亦即，參考 電流（Iref)大于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點t2之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 的下降速度會快于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度。
[0070] 在時間點t3,參考節(jié)點電壓（Vref)下降至預設電壓（Vset)，使得比較電路504的 鎖存信號（Lat)輸出低電平。此時，開關(guān)SW0、開關(guān)SW1、開關(guān)SW2與開關(guān)SW3為開路狀態(tài)， 而反相器518以及反相器508正常運作。由于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度較慢 尚未下降至預設電壓（Vset)，因此鎖存電路514產(chǎn)生的第一輸出信號（Doutl)為高電平，代 表連接于第一數(shù)據(jù)線（DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)。
[0071] 請參照圖5C，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點t0至時間點t2之間，參考單元500與第一感測單元510中的定電壓供應電路 502與512會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Md與晶體管M4,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)充電至電源電壓（Vdd)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為電源電壓（Vdd)。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶 體管Md與晶體管M4。再者，在時間點t0時，與非門503的輸出端產(chǎn)生高電平的鎖存信號 (Lat)。于時間點tl，第一感測電壓（Vsenl)上升至預設電壓（Vset)，使得第一輸出信號 (Doutl)為高電平。
[0072] 在時間點t0時，比較電路504輸出高電平的鎖存信號（Lat)，使得反相器518與反 相器508無法正常運作，而開關(guān)SW0、開關(guān)SW1、開關(guān)SW2與開關(guān)SW3為閉路狀態(tài)。因此，參 考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref),且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至 第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Md與晶體管M4被 關(guān)閉時，參考節(jié)點（Nref)上的參考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感 測節(jié)點電壓（Vsenl)開始下降。
[0073] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為II。亦即，參考 電流（Iref)小于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點t2之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 的下降速度會慢于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度。
[0074] 在時間點t3時，第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)已下降至預設電壓（Vset)并繼續(xù)下 降。于時間點t4時，參考節(jié)點電壓（Vref)下降至預設電壓（Vset)，使得比較電路504的鎖 存信號（Lat)輸出低電平。此時，開關(guān)SW0、開關(guān)SW1、開關(guān)SW2與開關(guān)SW3為開路狀態(tài)，而 反相器518以及反相器508正常運作。由于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度較快且 小于預設電壓（Vset)，因此鎖存電路514產(chǎn)生的第一輸出信號（Doutl)為低電平，代表連接 在第一數(shù)據(jù)線（DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)。
[0075] 請參照圖6A?圖6C，其所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第三實施例及相關(guān)信 號示意圖。圖6A僅以一參考單元600搭配一第一感測單元510來作說明。當然，本領(lǐng)域技 術(shù)人員也可以利用一個參考單元搭配多個感測單元來實現(xiàn)電流感測放大器。再者，第一感 測單元510相同于第二實施例，此處不再贅述其電路結(jié)構(gòu)以及動作原理。
[0076] 電流感測放大器包括：一參考單元600、一第一感測單元510、開關(guān)SW0與開關(guān) SW1。參考單元500包括一定電壓供應電路602與一比較電路604連接于參考節(jié)點（Nref)。 其中，定電壓供應電路602包括一晶體管Md，其源極連接至一電源電壓（Vdd)，柵極接收一 動作信號（Vpre)，漏極連接至參考節(jié)點（Nref)。再者，比較電路604包括預設電壓產(chǎn)生 器606、比較器605以及二個反相器607、609。其中，比較器605正輸入端連接至參考節(jié) 點（Nref)以接收參考電壓（Vref)，負輸入端連接至預設電壓產(chǎn)生器606以接收預設電壓 (Vset);反相器607的輸入端連接至比較器605輸出端；反相器609的輸入端連接至反相器 607的輸出端，反相器609的輸出端產(chǎn)生鎖存信號（Lat)。
[0077] 當動作信號（Vpre)開啟晶體管Md時，參考單元600輸出高電平的鎖存信號 (Lat)。再者，開關(guān)SW0受控于啟動信號（En)，當啟動信號（En)為高電平時，開關(guān)SW0為閉 路狀態(tài)，可將參考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref)。當啟動信號（En) 為低電平時，開關(guān)SW0為開路狀態(tài)（open state)，可切斷參考節(jié)點（Nref)與參考電流源之 間的連接關(guān)系。
[0078] 開關(guān)SW1受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號（Lat)為高電平時，開關(guān)SW1為閉路 狀態(tài)，可將第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。 當鎖存信號（Lat)為低電平時，開關(guān)SW1為開路狀態(tài)，可切斷第一感測節(jié)點（Nsenl)與第一 數(shù)據(jù)線（DL1)之間的連接關(guān)系。
[0079] 根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，參考單元600與第一感測單元510中的預設電壓產(chǎn)生 器606、516完全相同，其可供應預設電壓（Vset)，并且可以適當?shù)馗淖冾A設電壓（Vset)。以 下的說明將預設電壓（Vset)調(diào)整為0.75Vdd來解釋電流感測放大器的運作原理。
[0080] 請參照圖6B，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點t0至時間點t2之間，參考單元600與第一感測單元510中的定電壓供應電路 602與512會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Md與晶體管M4,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)充電至電源電壓（Vdd)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為電源電壓（Vdd)。再者，在時間點tl，參考電壓（Vref)與第一 感測電壓（Vsenl)上升至預設電壓（Vset)，使得鎖存信號（Lat)與第一輸出信號（Doutl) 為高電平。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶體管Md與晶體管M4。再者，啟動信 號（En)在時間點t0時為高電平使得開關(guān)SW0為閉路狀態(tài)。
[0081] 在時間點tl時，比較電路604輸出高電平的鎖存信號（Lat)，使得反相器518無法 正常運作，而開關(guān)SW1與開關(guān)SW3為閉路狀態(tài)。因此，參考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源 以接收參考電流（Iref)，且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶 胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Md與晶體管M4被關(guān)閉時，參考節(jié)點（Nref)上的參 考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)開始下降。
[0082] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為12。亦即，參考 電流（Iref)大于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點t2之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 的下降速度會快于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度。
[0083] 在時間點t3,參考節(jié)點電壓（Vref)下降至預設電壓（Vset)，使得比較電路604的 鎖存信號（Lat)輸出低電平。此時，開關(guān)SW1與開關(guān)SW3為開路狀態(tài)，而第一感測單元510 中的反相器518正常運作。由于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度較慢尚未下降至預 設電壓（Vset)，因此鎖存電路514產(chǎn)生的第一輸出信號（Doutl)為高電平，代表連接于第一 數(shù)據(jù)線（DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)。
[0084] 請參照圖6C，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點t0至時間點t2之間，參考單元600與第一感測單元510中的定電壓供應電路 602與512會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Md與晶體管M4,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)充電至電源電壓（Vdd)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為電源電壓（Vdd)。再者，在時間點tl，參考電壓（Vref)與第一 感測電壓（Vsenl)上升至預設電壓（Vset)，使得鎖存信號（Lat)與第一輸出信號（Doutl) 為高電平。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶體管Md與晶體管M4。再者，啟動信 號（En)在時間點t0時為高電平使得開關(guān)SW0為閉路狀態(tài)。
[0085] 在時間點tl時，比較電路604輸出高電平的鎖存信號（Lat)，使得反相器518無法 正常運作，而開關(guān)SW1與開關(guān)SW3為閉路狀態(tài)。因此，參考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源 以接收參考電流（Iref)，且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶 胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Md與晶體管M4被關(guān)閉時，參考節(jié)點（Nref)上的參 考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)開始下降。
[0086] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為II。亦即，參考 電流（Iref)小于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點t2之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 的下降速度會慢于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度。
[0087] 在時間點t3時，第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)已下降至預設電壓（Vset)并繼續(xù)下 降。在時間點t4時，參考節(jié)點電壓（Vref)下降至預設電壓（Vset)，使得比較電路604的鎖 存信號（Lat)輸出低電平。此時，開關(guān)SW1與開關(guān)SW3為開路狀態(tài)，而第一感測單元510中 的反相器518正常運作。由于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的下降速度較快且小于預設電壓 (Vset)，因此鎖存電路514產(chǎn)生的第一輸出信號（Doutl)為低電平，代表連接在第一數(shù)據(jù)線 (DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)。
[0088] 由以上的說明可知，第二實施例與第三實施例的電流感測放大器可以調(diào)高預設電 壓（Vset)，使得電流感測放大器縮短感測的時間。
[0089] 以上說明皆是以感測N型浮動門晶體管所組成的晶胞的存儲狀態(tài)。相同的原理， 本發(fā)明也可以運用于感測P型浮動門晶體管所組成的晶胞的存儲狀態(tài)。以下詳細說明之。
[0090] 假設非易失性存儲器中的晶胞中具有P型浮動門晶體管（p-type floating gate transistor)作為存儲晶體管，且在開啟狀態(tài)時，晶胞會產(chǎn)生13的晶胞電流，而在關(guān)閉狀態(tài) 時，晶胞會廣生14的晶胞電流。而參考電流源所提供的參考電流Iref的大小介于13與14 之間，亦即13>lref>14。
[0091] 請參照圖7A?圖7C，其所繪示為本發(fā)明電流感測放大器的第三實施例及相關(guān)信 號示意圖。圖7A僅以一參考單元700搭配一第一感測單元710來作說明。當然，本領(lǐng)域技 術(shù)人員也可以利用一個參考單元搭配多個感測單元來實現(xiàn)電流感測放大器。
[0092] 電流感測放大器包括：一參考單元700、一第一感測單元710、開關(guān)SW0與開關(guān) SW1。參考單元700包括一定電壓供應電路702與一比較電路704連接于參考節(jié)點（Nref)。 其中，定電壓供應電路包括一晶體管Me其源極連接至一接地電壓（Vss)，柵極接收一動作 信號（Vpre)，漏極連接至參考節(jié)點（Nref)。再者，比較電路704會比較參考電壓（Vref)與 預設電壓（Vset)之間的關(guān)系，當參考電壓（Vref)小于預設電壓（Vset)時，比較電路704輸 出的鎖存信號（Lat)為第一電平（例如高電平）；當參考電壓（Vref)大于預設電壓（Vset) 時，比較電路704輸出的鎖存信號（Lat)為第二電平（例如低電平）。
[0093] 開關(guān)SW0受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號（Lat)為第一電平（例如高電平） 時，開關(guān)SW0為閉路狀態(tài)，可將參考節(jié)點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref)。 當鎖存信號（Lat)為第二電平（例如低電平）時，開關(guān)SW0為開路狀態(tài)，可切斷參考節(jié)點 (Nref)與參考電流源之間的連接關(guān)系。
[0094] 第一感測單兀710包括一定電壓供應電路712與一鎖存電路714連接于第一感測 節(jié)點（Nsenl)。其中，定電壓供應電路包括一晶體管M5,其源極連接至一接地電壓（Vss)，柵 極接收一動作信號（Vpre)，漏極連接至第一感測節(jié)點（Nsenl)。再者，鎖存電路714受控于 鎖存信號（Lat)，當鎖存信號為第一電平（例如高電平）時，鎖存電路714無法正常運作；當 鎖存信號為第二電平（例如低電平）時，鎖存電路714可正常運作。并且，在鎖存電路714 正常運作時，當?shù)谝桓袦y電壓（Vsenl)小于預設電壓（Vset)時，鎖存器614輸出的第一輸 出信號（Doutl)為第一電平（例如高電平），代表晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)；當?shù)谝桓袦y 電壓（Vsenl)大于預設電壓（Vset)時，鎖存電路714輸出的第一輸出信號（Doutl)為第二 電平（例如低電平），代表晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)。
[0095] 開關(guān)SW1受控于鎖存信號（Lat)，當鎖存信號（Lat)為高電平時，開關(guān)SW1為閉路 狀態(tài)，可將第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。 當鎖存信號（Lat)為低電平時，開關(guān)SW1為開路狀態(tài)，可切斷第一感測節(jié)點（Nsenl)與第一 數(shù)據(jù)線（DL1)之間的連接關(guān)系。而以下的說明以預設電壓（Vset)為Vdd/2來解釋電流感 測放大器的運作原理。
[0096] 請參照圖7B，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點t0至時間點t2之間，參考單元700與第一感測單元710中的定電壓供應電路 702與712會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Me與晶體管M5,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)放電至接地電壓（Vss)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為接地電壓（Vss)。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶體 管Me與晶體管M5。在時間點tl時，參考節(jié)點（Nref)與第一感測節(jié)點（Nsenl)放電至預設 電壓（Vset)，使得鎖存信號（Lat)與第一數(shù)據(jù)線（DL1)改變?yōu)楦唠娖健?br> [0097] 同時，在時間點t2時，比較電路704的鎖存信號（Lat)輸出第一電平（例如高電 平）。此時，鎖存電路714無法正常運作，而開關(guān)SWO與開關(guān)SW1為閉路狀態(tài)。因此，參考節(jié) 點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref),且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一 數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Me與晶體管M5被關(guān)閉 時，參考節(jié)點（Nref)上的參考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感測節(jié) 點電壓（Vsenl)開始上升。
[0098] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為14。亦即，參考 電流（Iref)大于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點tl之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 的上升速度會快于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的上升速度。
[0099] 在時間點t3,參考節(jié)點電壓（Vref)上升至預設電壓（Vset)，使得比較電路704的 鎖存信號（Lat)輸出第二電平（例如低電平）。此時，開關(guān)SW0與開關(guān)SW1為開路狀態(tài)，而 第一感測單元710中的鎖存電路714正常運作。由于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的上升速 度較慢尚未上升至預設電壓（Vset)，因此鎖存電路714產(chǎn)生的第一輸出信號（Doutl)為第 一電平（例如高電平），代表連接在第一數(shù)據(jù)線（DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)。 [0100] 請參照圖7C，其所繪示為讀取周期時晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)的相關(guān)信號示意 圖。在時間點to至時間點t2之間，參考單元700與第一感測單元710中的定電壓供應電路 702與712會根據(jù)動作信號（Vpre)來短暫開啟晶體管Me與晶體管M5,使得參考節(jié)點（Nref) 與第一感測節(jié)點（Nsenl)放電至接地電壓（Vss)，亦即在時間點t2時，參考電壓（Vref)與 第一感測電壓（Vsenl)皆為接地電壓（Vss)。在時間點t2時，動作信號（Vpre)即關(guān)閉晶體 管Me與晶體管M5。在時間點tl時，參考節(jié)點（Nref)與第一感測節(jié)點（Nsenl)放電至預設 電壓（Vset)，使得鎖存信號（Lat)與第一輸出信號（Doutl)改變?yōu)楦唠娖健?br> [0101] 同時，在時間點t2時，比較電路704的鎖存信號（Lat)輸出第一電平（例如高電 平）。此時，鎖存電路714無法正常運作，而開關(guān)SW0與開關(guān)SW1為閉路狀態(tài)。因此，參考節(jié) 點（Nref)連接至參考電流源以接收參考電流（Iref),且第一感測節(jié)點（Nsenl)連接至第一 數(shù)據(jù)線（DL1)以接收第一晶胞電流（Icelll)。在時間點t2晶體管Me與晶體管M5被關(guān)閉 時，參考節(jié)點（Nref)上的參考節(jié)點電壓（Vref)以及第一感測節(jié)點（Nsenl)的第一感測節(jié) 點電壓（Vsenl)開始上升。
[0102] 由于晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)，因此第一晶胞電流（Icelll)為13。亦即，參考 電流（Iref)小于第一晶胞電流（Icelll)。因此，在時間點tl之后，參考節(jié)點電壓（Vref) 上升速度會慢于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的上升速度。
[0103] 在時間點t3時，第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)已上升至預設電壓（Vset)并繼續(xù)上 升。在時間點t4時，參考節(jié)點電壓（Vref)上升至預設電壓（Vset)，使得比較電路704的鎖 存信號（Lat)輸出第二電平（例如低電平）。此時，開關(guān)SW0與開關(guān)SW1為開路狀態(tài)，而第 一感測單元710中的鎖存電路714正常運作。由于第一感測節(jié)點電壓（Vsenl)的上升速度 較快且大于預設電壓（Vset),因此鎖存電路714產(chǎn)生的第一輸出信號（Doutl)為第二電平 (例如低電平），代表連接在第一數(shù)據(jù)線（DL1)上的晶胞的存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)。
[0104] 由以上的說明可知，利用本發(fā)明的電流感測放大器可以快速地檢測出晶胞中的存 儲狀態(tài)。并且電流感測放大器中并未有運算放大器，因此可以有效地降低耗能。
[0105] 由于在編程周期時，注入較少的熱載子將使得晶胞存儲狀態(tài)為開啟狀態(tài)，亦即具 備較低的臨限電壓，例如Vth_l。而注入較多的熱載子將使得晶胞存儲狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)，亦 即具備較高的臨限電壓，例如vth_h。
[0106] 而根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考電流源還可利用一參考晶胞（reference cell)來完 成。換句話說，在編程周期時，控制參考晶胞的熱載子注入數(shù)目，使得參考晶胞的臨限電壓 介于Vth_l與Vth-h之間。因此，在讀取周期時，將可使得參考晶胞的晶胞電流為參考電流 (Iref)，并且介于II與12之間。其中，II為開啟狀態(tài)時晶胞所產(chǎn)生的晶胞電流，而12為 關(guān)閉狀態(tài)時晶胞所廣生的晶胞電流。
[0107] 再者，本發(fā)明的電流感測方法并不限定于圖2所示的流程。請參照圖8,其所繪示 為本發(fā)明另一實施例電流感測方法流程圖。首先，將感測節(jié)點連接至一數(shù)據(jù)線以接收晶胞 電流，并將參考節(jié)點連接在參考電流源以接收參考電流（步驟S801);接著，同時讓感測節(jié) 點以及一參考節(jié)點到達一固定電壓后開始變化（步驟S802)。
[0108] 之后，開始比較參考節(jié)點上的參考電壓與一預設電壓之間的關(guān)系（步驟S805)。當 參考節(jié)點上的參考電壓由固定電壓開始變化，并到達預設電壓時，則根據(jù)感測節(jié)點上的感 測電壓與預設電壓之間的關(guān)系來決定晶胞的存儲狀態(tài)（步驟S807)。亦即，當感測節(jié)點上的 感測電壓小于預設電壓時，則晶胞為第一存儲狀態(tài)（例如開啟狀態(tài)）（步驟S808)。反之，則 晶胞為第二存儲狀態(tài)（例如關(guān)閉狀態(tài)）（步驟S809)。。
[0109] 綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā) 明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾。因此， 本發(fā)明的保護范圍當視所附的權(quán)利要求書所界定者為準。
【權(quán)利要求】
1. 一種電流感測放大器的感測方法，運用于一非易失性存儲器用以在一讀取周期中檢 測一晶胞中的存儲狀態(tài)，該方法包括下列步驟： 調(diào)整一感測節(jié)點與一參考節(jié)點至一固定電壓； 將該感測節(jié)點連接至一數(shù)據(jù)線，以接收該晶胞所產(chǎn)生的一晶胞電流，并且將該參考節(jié) 點連接至一參考電流源以接收該參考電流源產(chǎn)生的一參考電流；以及 當該參考節(jié)點上的一參考電壓到達一預設電壓時，如果該感測節(jié)點上的一感測電壓小 于該預設電壓，則該晶胞為一第一存儲狀態(tài)；如果該感測節(jié)點上的該感測電壓大于該預設 電壓，則該晶胞為一第二存儲狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的感測方法，其中當該晶胞為該第一存儲狀態(tài)時該晶胞電流為一 第一電流值，當該晶胞為該第二存儲狀態(tài)時該晶胞電流為一第二電流值，且該參考電流介 于該第一電流值與該第二電流值之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的感測方法，其中當該晶胞為該第一存儲狀態(tài)時該晶胞具備一第 一臨限電壓，當該晶胞為該第二存儲狀態(tài)時該晶胞具備一第二臨限電壓，且該參考電流源 包括一參考晶胞，該參考晶胞具備一參考臨限電壓，該參考臨限電壓介于該第一臨限電壓 與該第二臨限電壓之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的感測方法，其中該晶胞包括一N型存儲晶體管，且該第一存儲狀 態(tài)為一開啟狀態(tài)，該第二存儲狀態(tài)為一關(guān)閉狀態(tài)。
5. 如權(quán)利要求1所述的感測方法，其中該晶胞包括一P型存儲晶體管，且該第一存儲狀 態(tài)為一關(guān)閉狀態(tài)，該第二存儲狀態(tài)為一開啟狀態(tài)。
6. -種電流感測放大器，運用于一非易失性存儲器用以在一讀取周期中檢測一第一晶 胞中的存儲狀態(tài)，該電流感測放大器包括： 一參考單元，包括一定電壓供應電路與一比較電路連接于一參考節(jié)點，其中，該定電壓 供應電路根據(jù)一動作信號將該參考節(jié)點調(diào)整至一固定電壓后，將該參考節(jié)點連接至一參考 電流源以接收該參考電流源產(chǎn)生的一參考電流；以及 一第一感測單兀，包括一定電壓供應電路與一鎖存電路連接于一第一感測節(jié)點，其中， 該定電壓供應電路根據(jù)該動作信號將該第一感測節(jié)點充電至該固定電壓后，將該第一感測 節(jié)點連接至一第一數(shù)據(jù)線，以接收該第一晶胞所產(chǎn)生的一第一晶胞電流； 其中，當該比較電路檢測出該參考節(jié)點上的一參考電壓到達一預設電壓時，產(chǎn)生一鎖 存信號至該鎖存電路，使得該鎖存電路根據(jù)該第一感測節(jié)點上的一第一感測電壓與該預設 電壓之間的關(guān)系決定該第一晶胞為一第一存儲狀態(tài)或者一第二存儲狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求6所述的電流感測放大器，還包括：一第二感測單元，包括一定電壓供應 電路與一鎖存電路連接于一第二感測節(jié)點，其中，該定電壓供應電路根據(jù)該動作信號將該 第二感測節(jié)點調(diào)整至充電至該固定電壓后，將該第二感測節(jié)點連接至一第二數(shù)據(jù)線，以接 收一第二晶胞所產(chǎn)生的一第二晶胞電流；其中，該鎖存電路收到該鎖存信號時，該鎖存電路 根據(jù)該第二感測節(jié)點上的一第二感測電壓與該預設電壓之間的關(guān)系決定該第二晶胞為該 第一存儲狀態(tài)或者該第二存儲狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求6所述的電流感測放大器，其中，如果該第一感測節(jié)點上的一第一感測 電壓小于該預設電壓，則該鎖存電路輸出一第一電平以指示該第一晶胞為該第一存儲狀 態(tài)；以及，如果該第一感測節(jié)點上的該第一感測電壓大于該預設電壓，則該鎖存電路輸出一 第二電平以指示該第一晶胞為該第二存儲狀態(tài)。
9. 如權(quán)利要求8所述的電流感測放大器，其中該第一晶胞包括一N型存儲晶體管，且該 第一存儲狀態(tài)為一開啟狀態(tài)，該第二存儲狀態(tài)為一關(guān)閉狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求8所述的電流感測放大器，其中該第一晶胞包括一 P型存儲晶體管，且 該第一存儲狀態(tài)為一關(guān)閉狀態(tài)，該第二存儲狀態(tài)為一開啟狀態(tài)。
11. 如權(quán)利要求6所述的電流感測放大器，其中當該第一晶胞為該第一存儲狀態(tài)時該 第一晶胞電流為一第一電流值，當該第一晶胞為該第二存儲狀態(tài)時該第一晶胞電流為一第 二電流值，且該參考電流介于該第一電流值與該第二電流值之間。
12. 如權(quán)利要求6所述的電流感測放大器，其中當該第一晶胞為該第一存儲狀態(tài)時該 晶胞具備一第一臨限電壓，當該第一晶胞為該第二存儲狀態(tài)時該晶胞具備一第二臨限電 壓，且該參考電流源包括一參考晶胞，該參考晶胞具備一參考臨限電壓，該參考臨限電壓介 于該第一臨限電壓與該第二臨限電壓之間。
13. 如權(quán)利要求6所述的電流感測放大器，其中該參考單元中的該定電壓供應電路包 括一第一 P型晶體管，具有一源極接收一電源電壓，具有一柵極接收該動作信號，以及具有 一漏極連接至該參考節(jié)點，且該固定電壓為該電源電壓。
14. 如權(quán)利要求13所述的電流感測放大器，其中該第一感測單元中的該定電壓供應電 路包括一第二P型晶體管，具有一源極接收該電源電壓，具有一柵極接收該動作信號，以及 具有一漏極連接至該第一感測節(jié)點。
15. 如權(quán)利要求14所述的電流感測放大器，其中該參考單元中的該比較電路包括： 一第一反相器，該第一反相器的輸入端連接至該參考節(jié)點； 一第二反相器，該第二反相器受控于該鎖存信號，該第二反相器的輸入端連接至該第 一反相器的輸出端，該第二反相器的輸出端連接至該第一反相器的輸入端；以及 一第三反相器，該第三反相器的輸入端連接至該第一反相器的輸出端，該第三反相器 的輸出端產(chǎn)生該鎖存信號； 其中，該第一反相器的一轉(zhuǎn)態(tài)電壓為該預設電壓。
16. 如權(quán)利要求15所述的電流感測放大器，其中該第一感測單元中的該鎖存電路包 括： 一第四反相器，該第四反相器的輸入端連接至該第一感測節(jié)點； 一第五反相器，該第五反相器受控于該鎖存信號，該第五反相器的輸入端連接至該第 四反相器的輸出端，該第五反相器的輸出端連接至該第四反相器的輸入端；以及 一第六反相器，該第六反相器的輸入端連接至該第四反相器的輸出端，該第六反相器 的輸出端產(chǎn)生一第一輸出信號，用以指示該第一晶胞為該第一存儲狀態(tài)或者該第二存儲狀 態(tài)； 其中，該第四反相器的該轉(zhuǎn)態(tài)電壓為該預設電壓。
17. 如權(quán)利要求14所述的電流感測放大器，其中該參考單元中的該比較電路包括： 一第一預設電壓產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該預設電壓； 一第一比較器，該第一比較器的第一輸入端連接至該參考節(jié)點，該第一比較器的第二 輸入端接收該預設電壓； 一第一開關(guān)，該第一開關(guān)受控于該鎖存信號，該第一開關(guān)的第一端連接至該第一比較 器的輸出端； 一第一反相器，該第一反相器的輸入端連接至該第一開關(guān)的第二端； 一第二反相器，該第二反相器受控于該鎖存信號，該第二反相器的輸入端連接至該第 一反相器的輸出端，該第二反相器的輸出端連接至該第一反相器的輸入端； 一第三反相器，該第三反相器的輸入端連接至該第一反相器的輸出端； 一第四反相器，該第四反相器的輸入端連接至該第三反相器的輸出端；以及 一與非門，該與非門的第一輸入端連接至該第四反相器的輸出端，該與非門的第二輸 入端接收該動作信號，該與非門的輸出端產(chǎn)生該鎖存信號。
18. 如權(quán)利要求17所述的電流感測放大器，其中該第一感測單元中的該鎖存電路包 括： 一第二預設電壓產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該預設電壓； 一第二比較器，該第二比較器的第一輸入端連接至該第一感測節(jié)點，該第二比較器的 第二輸入端接收該預設電壓； 一第二開關(guān)，該第二開關(guān)受控于該鎖存信號，該第二開關(guān)的第一端連接至該第二比較 器的輸出端； 一第五反相器，該第五反相器的輸入端連接至該第二開關(guān)的第二端； 一第六反相器，該第六反相器受控于該鎖存信號，該第六反相器的輸入端連接至該第 五反相器的輸出端，該第六反相器的輸出端連接至該第五反相器的輸入端；以及 一第七反相器，該第七反相器的輸入端連接至該第五反相器的輸出端，該第五反相器 輸出端產(chǎn)生一第一輸出信號，用以指示該第一晶胞為該第一存儲狀態(tài)或者該第二存儲狀 態(tài)。
19. 如權(quán)利要求14所述的電流感測放大器，其中該參考單元中的該比較電路包括： 一第一預設電壓產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該預設電壓； 一第一比較器，該第一比較器的第一輸入端連接至該參考節(jié)點，該第一比較器的第二 輸入端接收該預設電壓； 一第一反相器，該第一反相器的輸入端連接至該第一比較器的輸出端；以及 一第二反相器，該第二反相器的輸入端連接至該第一反相器的輸出端，該第二反相器 的輸出端產(chǎn)生該鎖存信號。
20. 如權(quán)利要求19所述的電流感測放大器，其中該第一感測單元中的該鎖存電路包 括： 一第二預設電壓產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該預設電壓； 一第二比較器，該第二比較器的第一輸入端連接至該第一感測節(jié)點，該第二比較器的 第二輸入端接收該預設電壓； 一第一開關(guān)，該第一開關(guān)受控于該鎖存信號，該第一開關(guān)的第一端連接至該第二比較 器的輸出端； 一第三反相器，該第三反相器的輸入端連接至該第一開關(guān)的第二端； 一第四反相器，該第四反相器受控于該鎖存信號，該第四反相器的輸入端連接至該第 三反相器的輸出端，該第四反相器的輸出端連接至該第三反相器的輸入端；以及 一第五反相器，該第五反相器的輸入端連接至該第三反相器的輸出端，該第三反相器 輸出端產(chǎn)生一第一輸出信號，用以指示該第一晶胞為該第一存儲狀態(tài)或者該第二存儲狀 態(tài)。
21. 如權(quán)利要求6所述的電流感測放大器，其中該參考單元中的該定電壓供應電路包 括一第一 N型晶體管，具有一源極接收一接地電壓，具有一柵極接收該動作信號，以及具有 一漏極連接至該參考節(jié)點，且該固定電壓為該接地電壓。
22. 如權(quán)利要求21所述的電流感測放大器，其中該第一感測單元中的該定電壓供應電 路包括一第二N型晶體管，具有一源極接收該接地電壓，具有一柵極接收該動作信號，以及 具有一漏極連接至該第一感測節(jié)點。
23. 如權(quán)利要求22所述的電流感測放大器，其中該參考單元中的該比較電路比較該參 考電壓與該預設電壓之間的關(guān)系，當該參考電壓小于該預設電壓時，該比較電路輸出的該 鎖存信號為一第一電平；以及，當該參考電壓大于該預設電壓時，該比較電路輸出的該鎖存 信號為一第二電平。
24. 如權(quán)利要求23所述的電流感測放大器，其中該第一感測單元中的該鎖存電路受控 于該鎖存信號，當該鎖存信號為該第一電平時，該鎖存電路無法正常運作；以及，當該鎖存 信號為該第二電平時，該鎖存電路正常運作；其中，在該鎖存電路正常運作時，當該第一感 測電壓小于該預設電壓時，該鎖存電路輸出的一第一輸出信號為該第一電平，代表該第一 晶胞為該第一存儲狀態(tài)；以及，當該第一感測電壓大于該預設電壓時，該鎖存電路輸出的該 第一輸出信號為該第二電平，代表該第一晶胞為該第二存儲狀態(tài)。
25. 如權(quán)利要求6所述的電流感測放大器，其中該參考單元與第一感測單元的結(jié)構(gòu)完 全相同。
【文檔編號】G11C7/06GK104217744SQ201410004768
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】蔡裕雄, 林元泰, 邵啟意 申請人:力旺電子股份有限公司