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一粒金砂(中级)

SRAM灵敏放大器的类型及设计思想 [复制链接]

如图1 所示为几种基本灵敏放大器的结构。差分放大器因其具有抗干扰能力强、电压摆幅大、偏置电路简单和线性度高的优点,多用在CMOS 存储器读出放大单元的设计中,如SRAM、DRAM 等。交叉耦合型灵敏放大器具有速度快的特点。
 
如图(b)所示,交叉耦合放大电路中,由PMOS 管组成的交叉耦合对是由差分结构中的电流镜替代而成的,相对于差分电路而言,正反馈的结构能加快读取速度,然而由于其中的正反馈,使得它容易由于器件尺寸的不匹配而被锁存在一个错误的状态。锁存型灵敏放大器表现在当CMOS 反相器处在它的过渡区时将表现出很高的增益。此时NMOS 和PMOS 管都导通,功耗较大,同时位线负载限制了它的速度。所以该结构一般不应用于SRAM 中。
 


图1  几种基本灵敏放大器的结构


为了在设计中既能提高存储单元的读取速度,又能增大信号的摆幅,在设计中,我们采用了差分与交叉耦合级联结构。
 
新型结构灵敏放大器的设计思想
高性能灵敏放大器应对位线电压变化感应灵敏, 当其变化超过10% 时就应输出译码电路选中的存储单元内的值, 同时要求抗干扰能力强, 功耗小。常规的CMOS交叉耦合灵敏放大器对信号的上拉作用强, 下拉作用弱, 无论在电路响应速度、增益还是在输出摆幅上都难以达到要求;而差分结构的灵敏放大电路的直流功耗是相当大的,这些都限制了SRAM 总体性能的提高。
 
在已有的sram芯片改进方案的基础上, 设计中给出了一种如图1所示的改进后的灵敏放大器电路结构。该电路在设计上采用时钟控制的灵敏放大器,它仅仅在激活的时候产生功耗,但是需要一个时序控制链以便在正确的时间激活。并且采用两级串联结构。第一级采用交叉耦合结构,便于提高响应速度, 第二级采用差分结构,便于提高增益,抗干扰能力强(共模信号的抑制作用较大)。 两级之间的工作通过buffer控制。

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