高速低功耗電流型靈敏放大器的設(shè)計
3 仿真結(jié)果
本設(shè)計采用SMIC 0.13μm數(shù)字工藝在HSpice下進(jìn)行仿真,在位線BL和BL_上各加1個1 pF的電容來模擬大容量SRAM電路中的位線電容,并添加一個六管的存儲單元,輸出端各加1個50 pF的負(fù)載電容,字線WP用窄脈沖控制,仿真時工作電壓設(shè)為1.2 V,溫度為室溫。
圖6為改進(jìn)后的電流型靈敏放大器的實際仿真波形。從圖中可以看出,在圖4時序電路的控制下,靈敏放大器的實際工作過程完全符合上述分析。如圖6(a),在預(yù)充電時由于位線被上拉至VDD,所以輸出DPN為高電平,而DPU為低電平;放大時,由于存儲單元存儲的信息為“0”,所以BL一側(cè)對寄生電容放電后電流略微減小進(jìn)而與BL_側(cè)形成電流差值,之后由正反饋迅速放大,在輸出DPN端得到全擺幅的邏輯電平“0”,存儲數(shù)據(jù)被正確讀出。圖6(b)為存儲單元存儲信息為“1”時的輸出波形,分析同上,最后是在DPU端得到全擺幅的邏輯電平“1”。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/187567.htm
改進(jìn)型電流靈敏放大器的版圖如圖7所示,面積為82.39μm2。版圖設(shè)計時特別考慮了器件的匹配性以及布局布線的合理性,盡可能減小寄生效應(yīng)對電路性能的影響。對該靈敏放大器進(jìn)行后仿真,結(jié)果顯示其放大延遲為0.344 ns,平均功耗為102μW。由此可見,本文設(shè)計的改進(jìn)型的電流靈敏放大器可以實現(xiàn)高速低功耗的要求。
在工藝條件及工作電壓相近的前提下,將本文的靈敏放大器與文獻(xiàn)中提到的幾種靈敏放大器在速度和功耗上進(jìn)行比較,見表2。結(jié)果表明,本文提出的改進(jìn)型電流靈敏放大器無論在速度,還是在功耗上都較其它靈敏放大器更具有優(yōu)勢。速度為0.344 ns,與文獻(xiàn)提出的電流型靈敏放大器相比提高了9.47%,比文獻(xiàn)所示的放大器則提高了31.2%;功耗則較兩者分別降低了64.8%和63%。
4 結(jié)語
本文提出了一款改進(jìn)的電流型靈敏放大器,其優(yōu)勢在于讀取速度快,功耗低,并且適合在低壓下工作。與文獻(xiàn)提出的電流靈敏放大器相比,速度分別提高了9.47%和31.2%,而功耗則降低了64.8%和63%。由于電流型靈敏放大器輸入阻抗小,并且本文在原有的基礎(chǔ)上加了一對隔離管,使得輸出不受負(fù)載電容的影響,同時優(yōu)化了四個核心管的尺寸,進(jìn)而有效提高了靈敏放大器的速度;此外,對放大器的時序控制電路也做了細(xì)致合理的設(shè)置,在完成放大的基礎(chǔ)上盡量減少管子的開啟時間,從而減小靜態(tài)電流,達(dá)到了降低功耗的目的。因此,該靈敏放大器完全滿足高速低功耗的需求,更適合低電壓,大容量SRAM的應(yīng)用。
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