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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

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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

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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


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