SRAM靈敏放大器的類型及設計思想

本篇文章內容宇芯電子主要介紹關於SRAM芯片中靈敏放大器的類型以及設計。

如圖1 所示爲幾種基本靈敏放大器的結構。差分放大器因其具備抗干擾能力強、電壓擺幅大、偏置電路簡單和線性度高的優勢，多用在CMOS 存儲器讀出放大單元的設計中，如SRAM、DRAM 等。交叉耦合型靈敏放大器具備速度快的特色。

如圖（b）所示，交叉耦合放大電路中，由PMOS 管組成的交叉耦合對是由差分結構中的電流鏡替代而成的，相對於差分電路而言，正反饋的結構能加快讀取速度，然而因爲其中的正反饋，使得它容易因爲器件尺寸的不匹配而被鎖存在一個錯誤的狀態。鎖存型靈敏放大器表如今當CMOS 反相器處在它的過渡區時將表現出很高的增益。此時NMOS 和PMOS 管都導通，功耗較大，同時位線負載限制了它的速度。因此該結構通常不該用於SRAM 中。

圖1 幾種基本靈敏放大器的結構

爲了在設計中既能提升存儲單元的讀取速度，又能增大信號的擺幅，在設計中，咱們採用了差分與交叉耦合級聯結構。

新型結構靈敏放大器的設計思想
高性能靈敏放大器應對位線電壓變化感應靈敏, 當其變化超過10% 時就應輸出譯碼電路選中的存儲單元內的值, 同時要求抗干擾能力強, 功耗小。常規的CMOS交叉耦合靈敏放大器對信號的上拉做用強, 下拉做用弱, 不管在電路響應速度、增益仍是在輸出擺幅上都難以達到要求；而差分結構的靈敏放大電路的直流功耗是至關大的，這些都限制了SRAM 整體性能的提升。

在已有的sram芯片改進方案的基礎上, 設計中給出了一種如圖1所示的改進後的靈敏放大器電路結構。該電路在設計上採用時鐘控制的靈敏放大器,它僅僅在激活的時候產生功耗，可是須要一個時序控制鏈以便在正確的時間激活。而且採用兩級串聯結構。第一級採用交叉耦合結構，便於提升響應速度, 第二級採用差分結構，便於提升增益,抗干擾能力強（共模信號的抑制做用較大）。 兩級之間的工做經過buffer控制。