溫度自適應(yīng)性DRAM刷新時鐘電路

3 仿真結(jié)果分析
圖3(a)是電容C1的電壓U在不同溫度下隨時間的變化曲線。電路開始工作后，在每個周期開始的階段，電容電壓C1處于高電平狀態(tài)，此時，通過MP0管的飽和電流Ids比較大，電容電壓下降得很快，在較短的時間內(nèi)就下降到了接近開啟電壓附近，即MP0管進(jìn)入低柵源電壓狀態(tài)，這個變化過程對應(yīng)于圖上的曲線較陡的部分。當(dāng)MP0進(jìn)入低柵源電壓狀態(tài)，飽和電流，Ids值開始下降，電壓下降逐漸呈現(xiàn)越來越緩慢的趨勢，此時的變化過程對應(yīng)于圖上曲線較平緩的部分。根據(jù)圖2的分析，以Diodes方式連接MOS管的電流大小的溫度特性在高低柵源電壓區(qū)正好相反，但是，從圖3電容C1的電壓變化曲線顯然得出：時鐘的周期取決于平緩的曲線部分。高柵源電壓部分時間太短，即使這個階段高溫時的電流比低溫時的電流小，也可以忽略這部分時間的作用。所以低柵源電壓的部分溫度特性才最終決定了電路的溫度特性。

對比分析不同溫度下電容C1充放電的電壓變化曲線：溫度越高，充放電頻率越快。圖3(b)是電路時鐘輸出點的電壓的變化，對應(yīng)于圖3(a)的曲線，輸出時鐘受MP0管的溫度特性影響，高溫時的時鐘頻率比低溫時要快，而且輸出的時鐘是一個占空比很小的脈沖，脈沖的寬度取決于反相器鏈的反饋時間。
新時鐘電路消耗的功耗非常低，圖4(a)是刷新電路自身消耗的功耗，整個電路的平均工作電流都維持在10μA以下，比起傳統(tǒng)的刷新電路自身消耗的功耗相差無幾，甚至更低。圖4(b)是電路的刷新頻率隨溫度變化的趨勢，室溫(25℃)時的頻率比起高溫(125℃)時降低將近50％。所以，在存儲器的其他外圍電路的功耗相等的情況下，存儲器陣列室溫時用于刷新的功耗，與高溫相比，就相應(yīng)地減少了50％，尤其是在存儲器長時間處于standby狀態(tài)(不進(jìn)行讀寫，保持存儲器原有的數(shù)據(jù))時，將節(jié)省一半的功耗。

4 結(jié) 語
經(jīng)過仿真測試表明，新的刷新時鐘電路的輸出頻率具有優(yōu)越的溫度特性，而且新電路的設(shè)計只采用了MOS晶體管器件，沒有用到電阻和雙極晶體管等大面積器件，因此整個電路的面積小。此外，電路自身消耗的功耗非常小。所以，與傳統(tǒng)的頻率不變的刷新電路相比較，新電路具有性能好、功耗低、成本低的優(yōu)勢。