高速低功耗電流型靈敏放大器的設(shè)計
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另外電流型靈敏放大器的輸入為電流信號，故不需要在位線上建立較大的電壓差，即可快速放大差值信號。因此，從動態(tài)功耗即式(2)及式(1)可以看出，小的電壓擺幅△Vs可使電流型靈敏放大器的功耗與延遲同時減小。
此外，對靈敏放大器的時序控制也非常重要。若時序設(shè)置不當(dāng)，有可能會造成靈敏放大器的讀出錯誤，相反若設(shè)計得當(dāng)，不僅可以減小數(shù)據(jù)的讀出延遲，還可以有效地降低靈敏放大器的功耗。因此，需要對這部分做一特別考慮。
2．1 靈敏放大器的工作過程
在預(yù)充電階段，DRP為“0”，此時M1，M2，M3，M6，M7管導(dǎo)通，M10，M11管關(guān)斷，位線BL和BL被上拉至電源電壓VDD，平衡管M3使兩邊的位線電壓處于近似相等的狀態(tài)。同時交叉耦合反相器的輸出端C，D也被上拉至VDD，使得在預(yù)充電時DPU為“0”，DPN為“1”。M4和M5管為電流傳輸管，由信號SP控制，在預(yù)充電時，SP為低電平，M4、M5導(dǎo)通，電流通過這2個管傳輸?shù)紸、B端，等待放大信號的到來。M10，M11關(guān)閉，將放大通路阻斷，此時靈敏放大器使能信號SRCD為低，M14導(dǎo)通，使C，D兩端電壓相互平衡，M15則關(guān)閉，從而切斷了電源到地之間的通路，使得靈敏放大器在預(yù)充電時沒有漏電流，進(jìn)而降低了電路的功耗。這一階段是準(zhǔn)備階段，即靈敏放大器為下一個放大操作做準(zhǔn)備的過程。在放大模式下，首先DRP跳變?yōu)?ldquo;1”，結(jié)束預(yù)充電過程，同時M10、M11管導(dǎo)通。隨后SRCD變?yōu)楦唠娖?，M16管導(dǎo)通，M14關(guān)閉，放大通路由此形成。之后SP變?yōu)楦唠娖?，將電流傳輸管關(guān)閉，此時A，B端之間的微小電流信號差通過正反饋被迅速放大成全擺幅的邏輯信號。當(dāng)被放大的輸出信號穩(wěn)定后，靈敏放大器將重新進(jìn)入到預(yù)充電狀態(tài)。在整個靈敏放大器電路中，M8、M9、M12和M13管構(gòu)成的交叉耦合反相器是核心，其管子尺寸直接影響放大器的速度。因此，還需適當(dāng)調(diào)整這4個管的尺寸從而最大化的提高靈敏放大器的速度。表1為核心管子的尺寸。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187567.htm
2．2 時序控制電路
該靈敏放大器的時序控制信號包括：預(yù)充電控制信號DRP、電流傳輸信號SP、靈敏放大器使能信號SRCD。在外部看，整個靈敏放大器的時序基于一個GTP_2信號，該信號是由外部時鐘CLK產(chǎn)生的同步脈沖，即通過反饋把周期的時鐘信號變成一個周期的窄脈沖信號GTP_2，從圖3的波形中可以明顯看出。用該脈沖代替CLK控制SRAM的讀寫操作，可以盡可能地減少晶體管的開啟時間，從而有效降低了電路的功耗。
由于預(yù)充是為放大做準(zhǔn)備的階段，因此預(yù)充電控制信號DRP要先于其它所有信號，以便在其它信號到來之前先對電路進(jìn)行充電。在DRP跳變?yōu)楦唠娖街?，電流傳輸信號SP以及使能SRCD都為低電平，SP為低保證位線高電平已傳輸至A、B端，而SRCD為低則將平衡管M14開啟。當(dāng)電路進(jìn)入到放大狀態(tài)時，DRP變?yōu)楦唠娖?，為了保證位線電壓被充分傳輸至A、B兩端，SP應(yīng)在DRP跳變后再變?yōu)楦唠娖?。而在進(jìn)行信號放大之前，應(yīng)使SRCD為高，關(guān)閉平衡管同時開啟尾電流源，并且關(guān)斷M14一定是在打開隔離管M10和M11之后進(jìn)行的，因?yàn)槿袅⒓搓P(guān)斷平衡管，放大器兩邊輕微的失配就會觸發(fā)正反饋進(jìn)行工作，從而導(dǎo)致讀出結(jié)果的錯誤。因此，信號SRCD可由DRP經(jīng)過反相器鏈延遲后形成，同時SRCD應(yīng)先于SP變高，并且SP的高電平只需持續(xù)到下一次預(yù)充準(zhǔn)備時，即DRP變?yōu)榈碗娖綍r，所以SP可由DRP和GTP_2的反信號相與產(chǎn)生。圖4即為控制該靈敏放大器工作的時序電路，由該電路產(chǎn)生的波形如圖5所示。
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