Сенсорный усилитель

Усилитель чувствительности — это схема, которая используется для усиления и обнаружения слабых сигналов в электронных системах. Он обычно используется в схемах памяти , таких как динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом (DRAM) , для чтения и усиления слабых сигналов, хранящихся в ячейках памяти.

В современной компьютерной памяти усилитель считывания является одним из элементов, составляющих схему полупроводниковой микросхемы памяти ( интегральной схемы ); сам термин восходит к эпохе памяти на магнитных сердечниках . ^[1] Усилитель считывания — это часть схемы чтения, которая используется при чтении данных из памяти; его роль состоит в том, чтобы воспринимать сигналы малой мощности от битовой строки данных , которая представляет бит (1 или 0), хранящийся в ячейке памяти , и усиливать небольшой размах напряжения до распознаваемых логических уровней, чтобы данные могли быть правильно интерпретированы логикой вне памяти. . ^[2]

Современные схемы усилителей считывания состоят из двух-шести (обычно четырех) транзисторов , тогда как ранние усилители считывания для основной памяти иногда содержали до 13 транзисторов. ^[3] Для каждого столбца ячеек памяти имеется один усилитель считывания, поэтому на современной микросхеме памяти обычно имеются сотни или тысячи одинаковых усилителей считывания. Таким образом, усилители считывания являются одной из немногих оставшихся аналоговых схем в подсистеме памяти компьютера.

Базовая структура

Усилитель чувствительности необходим во время операций чтения и обновления данных из соответствующей памяти.

Классификация
Типы цепей	Режим работы
Дифференциал	Режим напряжения
Недифференциальный	Текущий режим

Работа чипа памяти

Данные в полупроводниковой микросхеме памяти хранятся в крошечных схемах, называемых ячейками памяти . Усилители чувствительности в основном применяются в ячейках энергозависимой памяти . Ячейки памяти представляют собой ячейки SRAM или DRAM , которые расположены на кристалле в строках и столбцах. Каждая строка прикрепляется к каждой ячейке строки. Линии, проходящие вдоль строк, называются словесными линиями , которые активируются при подаче на них напряжения. Линии, проходящие вдоль столбцов, называются битовыми линиями , и две такие дополнительные битовые линии подключаются к усилителю считывания на краю массива. Количество усилителей считывания соответствует количеству «битовой линии» на чипе. Каждая ячейка находится на пересечении определенной словной линии и битовой строки, которые можно использовать для «адресации» ее. Данные в ячейках считываются или записываются те же самые битовые строки, которые проходят вдоль верхней части строк и столбцов. ^[4]

Работа SRAM

Чтобы прочитать бит из определенной ячейки памяти, включается строка слов вдоль строки ячейки, активируя все ячейки в строке. Сохраненное значение (логический 0 или 1) из ячейки затем поступает в связанные с ней битовые строки. Усилитель считывания на конце двух дополнительных битовых линий усиливает небольшие напряжения до нормального логического уровня. Затем бит из нужной ячейки фиксируется из сенсорного усилителя ячейки в буфер и подается на выходную шину. ^[5]

Операция DRAM

Работа усилителя считывания в DRAM очень похожа на работу SRAM, но он выполняет дополнительную функцию. Данные в чипах DRAM хранятся в виде электрического заряда в крошечных конденсаторах в ячейках памяти. Операция чтения истощает заряд ячейки, уничтожая данные, поэтому после считывания данных усилитель считывания должен немедленно записать их обратно в ячейку, подав на нее напряжение, перезаряжая конденсатор. Это называется обновлением памяти .

Цели проектирования

В рамках своей конструкции усилители считывания нацелены на минимальную задержку считывания, необходимый уровень усиления, минимальное энергопотребление, возможность размещения в ограниченных пространствах компоновки, а также высокую надежность и устойчивость.

См. также

Ссылки

^ Руководство по техническому обслуживанию PDP-8 , Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; страницы с 4-1 по 4-13.
^ Маломощная SRAM, использующая повторную зарядку побитовой линии для операций чтения и записи [1] , Журнал IEEE по твердотельным схемам, 2010 IEEE
^ Руководство по техническому обслуживанию PDP-8 , Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; стр. 10-9, рисунок RS-B-G007.
^ Характеристика смещения входного сигнала усилителя считывания SRAM для прогнозирования производительности в 28-нм КМОП [2] , Конференция по специализированным интегральным схемам (CICC), 2011 IEEE
^ Усилитель чувствительности для SRAM. [3] , Профессор: Дер-Чен Хуан, Национальный университет Чунг Син

Внешние ссылки

[1] Руководство по техническому обслуживанию PDP-8 , Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; страницы с 4-1 по 4-13.

[2] Маломощная SRAM, использующая повторную зарядку побитовой линии для операций чтения и записи [1] , Журнал IEEE по твердотельным схемам, 2010 IEEE

[3] Руководство по техническому обслуживанию PDP-8 , Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; стр. 10-9, рисунок RS-B-G007.

[4] Характеристика смещения входного сигнала усилителя считывания SRAM для прогнозирования производительности в 28-нм КМОП [2] , Конференция по специализированным интегральным схемам (CICC), 2011 IEEE

[5] Усилитель чувствительности для SRAM. [3] , Профессор: Дер-Чен Хуан, Национальный университет Чунг Син

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]