¿Cuál es la necesidad de precarga en la celda de memoria SRAM / DRAM?

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¿Por qué es tan necesaria la precarga al realizar operaciones de lectura en celdas SRAM / DRAM?

Por ejemplo, en la celda SRAM 6T que se muestra a continuación,

La lectura 0 requiere una línea de bits para descargar a 0; La lectura 1 requiere que el voltaje de la línea de bits sea equivalente al valor lógico '1'.

¿verdad?

Entonces, ¿por qué esta carga (en caso de Q = 1) no se produce a través de M4 y M6? es decir, ¿por qué no consideramos M4-M6 como una ruta lo suficientemente fuerte como para levantar la línea de bits?

¿Por qué confiamos en el valor de precarga para dar la lógica '1' en la línea de bits?

¿Es porque NMOS M6 es un paso alto débil? (debido al hecho de que NMOS es un paso alto débil)

Además, en caso de precarga, ¿el voltaje de precarga es Vdd o Vdd / 2?

    
pregunta user5089054

4 respuestas

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Las respuestas aquí son buenas con respecto a cómo en la práctica normal las líneas de bits se cargarán a VDD / 2. Sin embargo, eso realmente no responde a la pregunta, porque:

  • no se aplica todo el tiempo (depende de los requisitos de caché y las tecnologías de proceso. He visto muchos cachés que se cargan previamente a VDD debido a que, en operaciones de bajo voltaje, VDD / 2 puede ser demasiado arriesgado)

  • El 'caso canónico' que todos aprenden primero no precarga a VDD / 2, y esta es la situación que está preguntando. Sin embargo, todavía hay una buena razón por la que van a VDD.

La razón principal por la que cargan los bitlines ALTOS (en el circuito que está mostrando) y los deja descargar es porque los transistores de paso son NMOS. Esto significa que pasan un '0' muy sólido pero pasan un '1' degradado.

Así que, en lugar de comenzar los bitlines bajos y dejarlos subir a través del NMOS (más lento y más débil, solo puede tirar a VSUPPLY-VTH), iniciarán los bitlines altos y les permitirá bajar a través del NMOS (que puede tirar hacia abajo con más fuerza, a un sólido '0').

Otra muy buena razón son las restricciones en el tamaño del transistor que deben cumplirse para una correcta capacidad de escritura / legibilidad.

Operación de lectura: M1 debe ser más fuerte que M5, de modo que el divisor de voltaje formado entre M5 / M1 no invierta el bitnode.

Operación de escritura: M2 debe ser más débil que M5, para que M5 pueda superar el bucle de realimentación cuando escribe un '1'.

Entonces, M1 > M5 > M2 (y M3 > M6 > M4). Los PMOS son los transistores más débiles de toda la célula, ¿por qué usar eso para levantarse?

Además de eso, tradicionalmente NMOS ha sido más rápido que PMOS. Esto es menos cierto hoy en día en las tecnologías de proceso más bajas (22nm, 14nm, 10nm, etc.) pero todavía se asume normalmente.

    
respondido por el jbord39
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La precarga no está pensada para tratar con la capacidad de generar corriente de unidad en una línea de bits. La precarga está diseñada para minimizar el tiempo de retardo de propagación.

Si no hay precarga, la variación máxima de voltaje en una lectura es de "0) a" 1 "(o viceversa), lo que ocurre en T01.

La precarga asegura que la línea de bits se dirija a un voltaje a mitad de camino entre "0" y "1", de modo que cuando se lee la celda real, la línea solo se debe conducir desde el voltaje a medio camino a "0" o " 1 ". Esto resulta en aproximadamente la mitad del tiempo de transición (1/2 * T01), y produce una memoria más rápida.

    
respondido por el AndyW
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Para DRAM, el propósito de la precarga es cerrar la fila actual y permitir la activación de otra fila.

En el caso de que se lean las mismas celdas de la fila, la precarga se puede hacer más tarde cuando se usa DRAM en modo de página rápida.     

respondido por el Harshad D
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No puede conducir un valor alto a través de un interruptor NMOS. La salida dejará de aumentar rápidamente una vez que la salida se acerque a Vdd-Vt. La precarga permite que el circuito solo tenga que manejar un valor de 0, lo que puede hacer bien. He adjuntado un simple esquema para demostrar la idea.

simular este circuito : esquema creado usando href="https://www.circuitlab.com/"> CircuitLab

    
respondido por el Satya Mishra

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