寬電壓SRAM靈敏放大器的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著智能手機等消費類電子的快速普及，對高性能低功耗片上系統(tǒng)(System on chip，SoC)的需求持續(xù)上升，而近閾值寬電壓設(shè)計是實現(xiàn)高性能和低功耗設(shè)計的最佳選擇。作為SoC的重要組成模塊，寬電壓靜態(tài)隨機存儲器(Static Random Access Memory，SRAM)成為業(yè)界的研究熱點，而靈敏放大器(Sense Amplifier，SA)決定著SRAM的速度、功耗和穩(wěn)定性，所以需要精心設(shè)計。寬電壓靈敏放大器的設(shè)計難點主要有

2、:(1)低電壓下，出現(xiàn)單端讀結(jié)構(gòu)存儲單元，傳統(tǒng)差分靈敏放大器與之不兼容;(2)為保證檢測良率SA時序控制需要留出足夠裕度，造成位線擺幅過大功耗增加。
　　本文的主要研究工作包括:(1)總結(jié)和比較了常用的差分、單端靈敏放大器電路，對比了他們的各自優(yōu)缺點和適用范圍。綜合考慮面積、性能和穩(wěn)定性等指標，小信號檢測的靈敏放大器更適合高電壓SRAM設(shè)計;而不需要使能信號的全擺幅檢測方案更適合低電壓、小容量SRAM。(2)提出了一種可根據(jù)自身失

3、調(diào)極性自選擇參考電壓的寬電壓低功耗偽差分靈敏放大器。與小信號檢測的常規(guī)偽差分SA相比，本方案在高電壓下基于補償電壓的校準原理降低了SA失調(diào)電壓。而在低電壓下相較于全擺幅的RSSA，本方案通過降低位線預(yù)充電壓技術(shù)顯著減小了位線擺幅。通過仿真證明本文提出的方案在電源電壓為0.8-1.1V時，相較于傳統(tǒng)偽差分SA，失調(diào)電壓降低了36.7％以上;為0.6-0.7V時，與RSSA相比位線擺幅減少了50％。在寬電壓范圍下，與現(xiàn)有靈敏放大器對比，本方