Circuitos Integrados Digitais ELT017

Apresentação em tema: "Circuitos Integrados Digitais ELT017"— Transcrição da apresentação:

1 Circuitos Integrados Digitais ELT017

2 Amplificadores Sensores
Aula 8 Amplificadores Sensores ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

3 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 B ) Para ser utilizando em uma DRAM precisa do uso da técnica da “célula fictícia” (dummy cell) ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

5 Amplificador Sensor Diferencial
Suponha que a célula de memória gera uma saída diferencial entre B e B 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. ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

6 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) ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

7 Amplificador Sensor com Realimentação Positiva (2)
Terminais x e y são entrada em saída (E/S) Conectados às linhas B e B Amplificador deve detectar a pequena diferença de tensão que surge entre B e B Amplificar essa diferença e fornecer um sinal pleno em B e B Exemplo: leitura de 1 Surge pequena diferença positiva entre vB e v B Amplificador faz com que vB suba até VDD e v B desça a 0 Essa saída 1 é direcionada para o pino de E/S da saída ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

8 Amplificador Sensor com Realimentação Positiva (3)
Exemplo: leitura de 1 Surge pequena diferença positiva entre vB e v B Amplificador faz com que vB suba até VDD e v B 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) ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

9 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 B até VDD/2 Q7 acelera o processo e tem a função crítica de equalizar as tensões nas linhas B e B Qualquer diferença de tensão entre B e B pode implicar na leitura errônea do amplificador sensor ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

10 Sequência de Operação (1)
Sinal фp vai para nível alto e o circuito de pré-carga e equalização colocar as linhas B e B em VDD/2. фp vai para nível baixo A linha de palavra vai para nível alto conectando a célula de memória às linhas B e B . Surge uma diferença de tensão: vB > v B nível lógico 1 vB < v B nível lógico 0 Sinal фs vai para alto e Q5 e Q6 ligam o amplificador sensor. A diferença entre vB e v B ocorre no ponto de equilíbrio instável do latch ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

11 Sequência de Operação (2)
Diferença entre vB e v B gera um pequeno incremento (ou decremento) de tensão no latch. Com a realimentação positiva o latch irá para um dos pontos de operação estável (vB = 0 ou vB = VDD) *Curvas para v B são complementares às apresentadas ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

12 Operação do Amplificador Sensor para DRAM

13 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 ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

14 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 ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

15 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 ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

16 Sequência de Operação (1)
Capacitor CD e as duas metades de linhas são carregadas em VDD/2 Linha de palavra é selecionada e a célula fictícia da outra metade é habilitada ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

17 Sequência de Operação (2)
A célula selecionada gerará um incremento (ou decremento) de tensão na linha de bit. Essa variação de tensão na linha de bit irá iniciar o processo de realimentação positiva no amplificador sensor ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

18 Sequência de Operação (3)
Finalmente, o latch irá convergir para um ponto de operação estável (VDD ou 0) ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

19 Problemas ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

20 Problemas Problema 11.9 – Equipe Problema 11.10 – Equipe
Exercício – Equipe Exercício – Equipe ELT017 - Circuitos Integrados Digitais