高速低功耗電流型靈敏放大器的設(shè)計(jì)
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另外電流型靈敏放大器的輸入為電流信號(hào)，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(hào)。因此，從動(dòng)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(shí)減小。
此外，對(duì)靈敏放大器的時(shí)序控制也非常重要。若時(shí)序設(shè)置不當(dāng)，有可能會(huì)造成靈敏放大器的讀出錯(cuò)誤，相反若設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)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(shí)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(shí)DPU為“0”，DPN為“1”。M4和M5管為電流傳輸管，由信號(hào)SP控制，在預(yù)充電時(shí)，SP為低電平，M4、M5導(dǎo)通，電流通過這2個(gè)管傳輸?shù)紸、B端，等待放大信號(hào)的到來。M10，M11關(guān)閉，將放大通路阻斷，此時(shí)靈敏放大器使能信號(hào)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)A，B端之間的微小電流信號(hào)差通過正反饋被迅速放大成全擺幅的邏輯信號(hào)。當(dāng)被放大的輸出信號(hào)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(gè)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(gè)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://butianyuan.cn/article/187567.htm
2．2 時(shí)序控制電路
該靈敏放大器的時(shí)序控制信號(hào)包括：預(yù)充電控制信號(hào)DRP、電流傳輸信號(hào)SP、靈敏放大器使能信號(hào)SRCD。在外部看，整個(gè)靈敏放大器的時(shí)序基于一個(gè)GTP_2信號(hào)，該信號(hào)是由外部時(shí)鐘CLK產(chǎn)生的同步脈沖，即通過反饋把周期的時(shí)鐘信號(hào)變成一個(gè)周期的窄脈沖信號(hào)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(shí)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(hào)DRP要先于其它所有信號(hào)，以便在其它信號(hào)到來之前先對(duì)電路進(jìn)行充電。在DRP跳變?yōu)楦唠娖街埃娏鱾鬏斝盘?hào)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(shí)，DRP變?yōu)楦唠娖剑瑸榱吮ＷC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)楦唠娖健６谶M(jìn)行信號(hào)放大之前，應(yīng)使SRCD為高，關(guān)閉平衡管同時(shí)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(huì)觸發(fā)正反饋進(jìn)行工作，從而導(dǎo)致讀出結(jié)果的錯(cuò)誤。因此，信號(hào)SRCD可由DRP經(jīng)過反相器鏈延遲后形成，同時(shí)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(shí)，即DRP變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，所以SP可由DRP和GTP_2的反信號(hào)相與產(chǎn)生。圖4即為控制該靈敏放大器工作的時(shí)序電路，由該電路產(chǎn)生的波形如圖5所示。
評(píng)論