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Circuitos Integrados DigitaisELT017
ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 2
AMPLIFICADORES SENSORESAula 8
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ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 4
Amplificadores Sensores Componentes mais crítico em uma célula de memória (depois da
célula de memória em si) Se assemelha muito a um amplificador diferencial MOS com carga
ativa Será visto um modelo de amplificador sensor diferencial com
realimentação positiva Pode ser utilizado diretamente em SRAM (linhas B e ) Para ser utilizando em uma DRAM precisa do uso da técnica da
“célula fictícia” (dummy cell)
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Amplificador Sensor Diferencial Suponha que a célula de
memória gera uma saída diferencial entre B e 30mV a 500mV
Amplificador sensor gera um sinal lógico de chaveamento pleno (0 a VDD)
Neste caso, terminais de entrada e saída são os mesmos.
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Amplificador Sensor com Realimentação Positiva (1)
Amplificador sensor é um latch formado pelo acoplamento cruzado de dois inversores CMOS Inversor 1: Q1 e Q2
Inversor 2: Q3 e Q4
Q6 e Q5 são utilizados para ligar o amplificador sensor Conectam o amplificador apenas
quando uma operação de sensoriamento é necessária
Quando фs é baixo o amplificador é desligado
Função de economia de energia (um circuito amplificador para cada coluna)
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Amplificador Sensor com Realimentação Positiva (2)
Terminais x e y são entrada em saída (E/S) Conectados às linhas B e
Amplificador deve detectar a pequena diferença de tensão que surge entre B e Amplificar essa diferença e fornecer
um sinal pleno em B e Exemplo: leitura de 1
Surge pequena diferença positiva entre vB e v
Amplificador faz com que vB suba até VDD e v desça a 0
Essa saída 1 é direcionada para o pino de E/S da saída
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Amplificador Sensor com Realimentação Positiva (3)
Exemplo: leitura de 1 Surge pequena diferença positiva
entre vB e v Amplificador faz com que vB suba
até VDD e v desça a 0 Essa saída 1 é direcionada para o
pino de E/S da saída Ao mesmo tempo é usada para
reescrever 1 na célula DRAM (restauração)
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Circuito de Pré-carga e Equalização Formado pelos transistores Q7,
Q8 e Q9
Operação Quando фp está em alto os três
transistores conduzem Q8 e Q9 elevam a tensão das
linhas B e até VDD/2 Q7 acelera o processo e tem a
função crítica de equalizar as tensões nas linhas B e
Qualquer diferença de tensão entre B e pode implicar na leitura errônea do amplificador sensor
ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 10
Sequência de Operação (1)1. Sinal фp vai para nível alto e o circuito
de pré-carga e equalização colocar as linhas B e em VDD/2. фp vai para nível baixo
2. A linha de palavra vai para nível alto conectando a célula de memória às linhas B e . Surge uma diferença de tensão: vB > v nível lógico 1 vB < v nível lógico 0
3. Sinal фs vai para alto e Q5 e Q6 ligam o amplificador sensor. A diferença entre vB e v ocorre no ponto de equilíbrio instável do latch
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Sequência de Operação (2)4. Diferença entre vB e v gera um
pequeno incremento (ou decremento) de tensão no latch.
5. Com a realimentação positiva o latch irá para um dos pontos de operação estável (vB = 0 ou vB = VDD)
*Curvas para v são complementares às apresentadas
Operação do Amplificador Sensor para DRAM
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Operação do Amplificador Sensor para DRAM (1) Linhas de bits são divididas em duas metades Adicionalmente é inserido uma célula fictícia em cada metade da
linha de bit
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Operação do Amplificador Sensor para DRAM (2) Célula fictícia possui um capacitor CD = CS controlado por фD
Quando uma célula do lado direito é selecionada a célula fictícia do lado esquerdo é acionada formando o par necessário para a operação do amplificador sensor
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Operação do Amplificador Sensor para DRAM (3) Célula fictícia funciona como outra metade de uma célula DRAM Os dois capacitores das células fictícias são carregados em VDD/2
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Sequência de Operação (1)1. Capacitor CD e as duas metades de linhas são carregadas em VDD/22. Linha de palavra é selecionada e a célula fictícia da outra metade é
habilitada
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Sequência de Operação (2)3. A célula selecionada gerará um incremento (ou decremento) de tensão
na linha de bit. 4. Essa variação de tensão na linha de bit irá iniciar o processo de
realimentação positiva no amplificador sensor
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Sequência de Operação (3)5. Finalmente, o latch irá convergir para um ponto de operação estável
(VDD ou 0)
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PROBLEMAS
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Problemas Problema 11.9 – Equipe Problema 11.10 – Equipe Exercício 11.12 – Equipe Exercício 11.13 – Equipe