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温度自适应性DRAM刷新时钟电路
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-08 18:47:07



3 仿真结果分析
   
图3(a)是电容C1的电压U在不同温度下随时间的变化曲线。电路开始工作后,在每个周期开始的阶段,电容电压C1处于高电平状态,此时,通过MP0管的饱和电流Ids比较大,电容电压下降得很快,在较短的时间内就下降到了接近开启电压附近,即MP0管进入低栅源电压状态,这个变化过程对应于图上的曲线较陡的部分。当MP0进入低栅源电压状态,饱和电流,Ids值开始下降,电压下降逐渐呈现越来越缓慢的趋势,此时的变化过程对应于图上曲线较平缓的部分。根据图2的分析,以Diodes方式连接MOS管的电流大小的温度特性在高低栅源电压区正好相反,但是,从图3电容C1的电压变化曲线显然得出:时钟的周期取决于平缓的曲线部分。高栅源电压部分时间太短,即使这个阶段高温时的电流比低温时的电流小,也可以忽略这部分时间的作用。所以低栅源电压的部分温度特性才最终决定了电路的温度特性。

    对比分析不同温度下电容C1充放电的电压变化曲线:温度越高,充放电频率越快。图3(b)是电路时钟输出点的电压的变化,对应于图3(a)的曲线,输出时钟受MP0管的温度特性影响,高温时的时钟频率比低温时要快,而且输出的时钟是一个占空比很小的脉冲,脉冲的宽度取决于反相器链的反馈时间。
    新时钟电路消耗的功耗非常低,图4(a)是刷新电路自身消耗的功耗,整个电路的平均工作电流都维持在10μA以下,比起传统的刷新电路自身消耗的功耗相差无几,甚至更低。图4(b)是电路的刷新频率随温度变化的趋势,室温(25℃)时的频率比起高温(125℃)时降低将近50%。所以,在存储器的其他外围电路的功耗相等的情况下,存储器阵列室温时用于刷新的功耗,与高温相比,就相应地减少了50%,尤其是在存储器长时间处于standby状态(不进行读写,保持存储器原有的数据)时,将节省一半的功耗。


4 结 语
    经过仿真测试表明,新的刷新时钟电路的输出频率具有优越的温度特性,而且新电路的设计只采用了MOS晶体管器件,没有用到电阻和双极晶体管等大面积器件,因此整个电路的面积小。此外,电路自身消耗的功耗非常小。所以,与传统的频率不变的刷新电路相比较,新电路具有性能好、功耗低、成本低的优势。

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