一种OTP存储器片上时序信号产生电路的设计

摘要：设计了一种用于OTP存储器的片上时序信号产生电路。由地址变化探测电路和脉冲宽度调整电路组成。地址变化检测电路检测地址信号的变化，再由脉冲宽度调整电路产生一个宽度适中的时序信号，用于内部时序控制。其具有时序信号宽度可控，电路结构简单的特点。电路在TSMC 0．18μm工艺下得到验证。
关键词：一次可编程；片上时序；地址变化探测；脉冲宽度调整

对于动态存储器如DRAM、SDRAM等，一般都有时钟引脚，其内部的时序电路由外部的时钟信号来驱动。而对于没有时钟信号的存储器，其内部的时序必须在芯片内部产生，OTP存储器(One Time Programable，OTP)通常就是这样。
文中提出了一种片上时序信号产生电路，用于128 Kbit OTP存储器。该时序产生电路由地址变化检测(address transition detection，ATD)电路和脉冲宽度调整电路组成，在芯片内部由ATD电路产生脉冲波形，再由脉冲宽度调整电路产生一个宽度适中的时序信号，该信号即可用于存储器内部时序的控制信号源。例如，将该信号作为控制信号的信号源，可以通过简单的延时、与、或等操作派生出相应的控制信号，这些信号就可用于控制存储器内部各个功能模块，如灵敏放大器，锁存器等。并且该信号源的有效宽度可以很方便的调整，较传统的调宽方式好。

1 电路结构及工作原理
1．1 ATD电路
ATD电路实际上是一种边沿检测电路。ATD电路探测一个信号或者一组信号(比如地址总线)的状态，只要被探测的信号中有一根信号发生的翻转变化，那么ATD电路就会输出一个脉冲。其输出脉冲的宽度由ATD电路的参数决定。由于我们要检测的是地址线的变化，地址线的变化包括从低到高翻转及从高到低翻转，因此需要检测地址线的上升沿和下降沿。
文中所设计的ATD电路能够检测地址线上的两种变化，为双边沿检测电路，电路结构如图1所示。其中ADDRESS端口为地址信号输入，ATD OUT端口为检测电路输出。

若ADDRESS端的地址输入无变化，ATD_OUT输出恒为高电平；
若ADDRESS端的地址输入有变化，无论从0变为1(上升沿)，还是从1变为0 (下降沿)，由于延时单元的存在，都会使得到达图中的与或非门的输入端A、D的信号比到达输入端B、C的信号滞后延时单元的传播延时时间，从而在经过与或非门之后产生一个低电平脉冲，脉冲宽度由延时单元的传播延时决定。ATD电路的仿真结果如图4所示。从图4中可以看出，在输入ADDRESS端信号的每一个变化的边沿之后，都会产生一个低电平脉冲信号(图4中的ATD_OUT信号)。
1．2 脉冲宽度调整电路
由ATD电路产生的脉冲信号，宽度只有2．5ns，并不能直接用于控制内部电路，因为内部的时序控制信号一般要求特定的有效电平宽度。必须先经过宽度的调整，产生宽度符合要求的信号。
传统的调整宽度的电路一般采用延时来实现，如图2所示。E、F分别为输入波形及经过延时单元以后的波形，OUT为调宽以后的波形，OUT的高电平宽度最大不超过输入信号IN的宽度的两倍，因为E和F必须有交叠的部分(如图中圈起来的部分)，否则达不到调宽的目的。这种方式不灵活，假如正好需要两倍输入信号IN的宽度的信号，则不好实现。

文中设计的脉冲宽度调整电路如图3所示。其中ATD_OUT为ATD电路的低电平脉冲输出信号，EN为使能信号，WOUT为宽度调整以后的脉冲输出信号。