基于rram的可调幅脉冲产生电路及调节其脉冲幅度的方法
【专利摘要】本发明提供一种基于RRAM的可调幅脉冲产生电路及调节其脉冲幅度的方法，包括顺序连接的一个积分器和一个微分器，其特征在于，所述积分器中的输入电阻为一个带有阻值调节电路的第一RRAM，所述微分器中的反馈电阻为一个带有阻值调节电路的第二RRAM。本发明通过利用RRAM多阻态的特点实现了一种可调幅脉冲产生电路，并且可以在任意时刻对产生脉冲的幅度进行修改，通过利用RRAM作为逻辑器件，进一步拓宽了RRAM的应用领域。
【专利说明】基于RRAM的可调幅脉冲产生电路及调节其脉冲幅度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路设计【技术领域】，尤其涉及一种基于RRAM的可调幅脉冲产生电路及调节其脉冲幅度的方法。
【背景技术】
[0002]阻变存储器(RRAM)是一种基于阻值变化来进行信息存储的非易失性存储器(NVM)器件。近年来，几乎在各类材料中都发现有阻变现象，且RRAM具有高密度、高速度、可缩小性好、易于制备和低功耗的优点，所以它在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。
[0003]对于RRAM的操作可以包含置位(Set)和复位(Reset)两大类，当对RRAM进行Set操作时，RRAM由高阻态变为低阻态，当对RRAM进行Reset操作时，RRAM的阻值由低阻态变为高阻态。根据Set操作和Reset操作电压极性的不同，可以将RRAM分为双极型(Bipolar)和单极型(Unipolar)两大类，双极型RRAM的Set电压和Rest电压极性相反，单极型RRAM的Set和Reset电压极性相同。
[0004]目前，RRAM的应用主要是阻变存储器，它利用阻变材料的电阻变化来进行数据存储。此外，根据RRAM的阻变特性，还可以将RRAM用作逻辑器件。将输入信号转换成对RRAM阻值进行控制的信号，并利用RRAM阻值的变化来得到相应的逻辑关系，结合适当的辅助电路就可以实现需要的逻辑功能。
[0005]将RRAM用作电路中的逻辑器件拓宽了 RRAM在集成电路领域的应用。RRAM易于制备、速度快和低功耗的优点将使电路的性能得到一定程度的提升。近几年，进一步发现了具有多个阻态的RRAM，这个发现能够大幅度的提升电路的集成度。
[0006]现有技术中，大多由振荡电路产生脉冲信号，但是振荡电路都是产生幅度恒定的脉冲信号，幅度的调节需要额外的附加电路才能实现且形式非常复杂。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是一般的脉冲产生电路都是产生幅度恒定的脉冲，幅度的调节需要额外的电路且形式非常复杂。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于RRAM的可调幅脉冲产生电路，包括顺序连接的一个积分器和一个微分器；
[0009]所述积分器中的输入电阻为一个带有阻值调节电路的第一 RRAM，所述微分器中的反馈电阻为一个带有阻值调节电路的第二 RRAM。
[0010]其中，所述阻值调节电路包括:置位电压源、复位电压源、RRAM和三个金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET ；
[0011]所述置位电压源连接第一 MOSFET形成第一支路，所述复位电压源连接第二MOSFET形成第二支路，将所述第一支路和第二支路并联后与所述RRAM的第一端连接，所述RRAM的第二端与第三MOSFET连接后接地。
[0012]其中，所述第一 MOSFET连接第一控制电压源；第二 MOSFET连接第二控制电压源；第三MOSFET连接第三控制电压源。
[0013]其中，所述MOSFET 为 N 型 M0SFET。
[0014]其中，所述MOSFET 为 P 型 MOSFET。
[0015]此外，本发明还提出了一种调节上述的电路产生的脉冲幅度的方法，包括以下步骤:
[0016]改变所述调节电路的第一控制电压源、第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压。
[0017]其中，所述改变所述调节电路的第一控制电压源、第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压，包括将第一控制电压源和/或第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压设置为高电平或低电平。
[0018]通过采用本发明所公开的一种基于RRAM的可调幅脉冲产生电路，将RRAM易于制备、尺寸小、低功耗等优点运用到该电路中，利用RRAM多阻态的特点来实现更多幅度可调的脉冲，并且可以在任意时刻对产生脉冲的幅度进行修改；此外，还通过利用RRAM器件作为逻辑器件，进一步拓宽了 RRAM器件的应用领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1:是本发明一种基于RRAM的可调幅脉冲广生电路的电路图；
[0021]图2:是本发明实施例中输入信号Vin的波形图；
[0022]图3:是本发明实施例中积分器输出信号Vtjutl的波形图；
[0023]图4:是本发明实施例中微分器输出信号Vrat的波形图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]本发明实施例中提出了一种基于RRAM的可调幅脉冲产生电路，如图1所示，包括顺序连接的一个积分器和一个微分器；
[0026]所述积分器中的输入电阻为一个带有阻值调节电路的第一阻变存储器RRAM1，所述微分器中的反馈电阻为一个带有阻值调节电路的第二阻变存储器RRAM2。
[0027]其中积分器还包括放大器Pp电容C1和置地电阻R1，微分器还包括放大器P2、电容C2和置地电阻R2，输入信号Vin通过积分电路的第一阻变存储器RRAM1从放大器？1的负输入端输入，经过积分器和微分器进行处理后输出Vwt。[0028]其中，所述阻值调节电路包括:置位电压源、复位电压源、RRAM和三个金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET ；
[0029]所述置位电压源连接第一 MOSFET形成第一支路，所述复位电压源连接第二MOSFET形成第二支路，将所述第一支路和第二支路并联后与所述RRAM的第一端连接，所述RRAM的第二端与第三MOSFET连接后接地。
[0030]其中，所述第一 MOSFET连接第一控制电压源Vesl ;第二 MOSFET连接第二控制电压源Vrasl ;第三MOSFET连接第三控制电压源为Vcl。
[0031]其中，积分器中的第一 MOSFETS M1，第一控制电压源Vesl ;第二 MOSFET为M2，第二控制电压源Vrasl ;第三MOSFET为M3，第三控制电压源为Vel ;微分器中的第一 MOSFET为M4,第一控制电压源Ves2 ;第二 MOSFET为M5,第二控制电压源Vras21 ;第三MOSFET为M6,第三控制电压源为νε2。
[0032]其中，所述MOSFET 为 N 型 MOSFET。
[0033]其中，所述MOSFET 为 P 型 MOSFET。
[0034]此外，本发明还提出了一种调节上述的电路产生的脉冲幅度的方法，包括以下步骤:
[0035]改变所述调节电路的第一控制电压源、第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压。
[0036]其中，所述改变所述调节电路的第一控制电压源、第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压，包括将第一控制电压源和/或第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压设置为高电平或低电平。
[0037]图1给出了一种基于阻变存储器RRAM的可调幅脉冲产生电路。当调节电路工作时，对RRAM的电阻进行调节，当调节电路中的MOSFET均为N型M0SFET，其中，在积分器中，第一 MOSFET的控制电压为Vesl，第二 MOSFET的控制电压为Vrasl,第三MOSFET的控制电压为Vcl，在微分器中，第一 MOSFET的控制电压为Ves2，第二 MOSFET的控制电压为Vere2,第三MOSFET的控制电压为Vc2，;当^ (Vc2)和Vcsl (Vcs2)为高电平且Vcrsl (Vcrs2)为低电平时，对 RRAM1 (RRAM2)进行 Set 操作，RRAM1 (RRAM2)的阻值降低；当 Vcl (Vc2)和 Vcrsl (Vcrs2)为高电平且Vesl (Ves2)为低电平时，对RRAM1 (RRAM2)进行Reset操作，RRAM1 (RRAM2)的阻值升高。
[0038]当Vca (Vc2),Vcsl (Vcis2)和Vrasl (Vras2)都为低电平时，RRAM阻值调节电路不工作，其阻值保持为定值不变，此时积分器和微分器进行工作。电路的前半部分为积分器，将输入信号Vin输入积分器，Vin进行积分后从Vtjutl进行输出。设RRAM1的阻值为1^，电容的容值为C1，将Vin输入电路后，得到的Vtjutl输出结果为:
[0039]
【权利要求】
1.一种基于RRAM的可调幅脉冲产生电路，包括顺序连接的一个积分器和一个微分器，其特征在于，所述积分器中的输入电阻为一个带有阻值调节电路的第一 RRAM，所述微分器中的反馈电阻为一个带有阻值调节电路的第二 RRAM。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述阻值调节电路包括:置位电压源、复位电压源、RRAM和三个金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET ； 所述置位电压源连接第一 MOSFET形成第一支路，所述复位电压源连接第二 MOSFET形成第二支路，将所述第一支路和第二支路并联后与所述RRAM的第一端连接，所述RRAM的第二端与第三MOSFET连接后接地。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一MOSFET连接第一控制电压源；第二 MOSFET连接第二控制电压源；第三MOSFET连接第三控制电压源。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述MOSFET为N型M0SFET。
5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述MOSFET为P型M0SFET。
6.一种调节权利要求1-5中任一权利要求所述的电路产生的脉冲幅度的方法，其特征在于，包括以下步骤: 改变所述调节电路的第一控制电压源、第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述改变所述调节电路的第一控制电压源、第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压，包括将第一控制电压源、第二控制电压源和/或第三控制电压源的电压设置为高电平或低电平。
【文档编号】H03K19/0944GK103762973SQ201310741039
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】刘力锋, 马文佳, 高滨, 陈冰, 韩德栋, 康晋锋, 刘晓彦, 张兴 申请人:北京大学