基于位线循环充电SRAM模式的自定时电路设计
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为了使CRSRAM和双模式自定时电路更有效地结合起来，对CRSRAM的基本结构做了三个主要的改变。
(1)传统CRSRAM结构中，位线电压在每次读操作之前都要被预充到VDD。这样有两个缺点：一是增加了额外的读写操作转换的控制电路，以及将位线电压预充到不同电压的电路。二是预充电到VDD增加了额外的位线摆幅。如果读写操作交替出现的话，那么预充电会消耗很大的功耗。
这里设计的电路结构中，不论读操作还是写操作都是以同样的位线电压开始的。这样做会导致在读操作中，从存储单元到位线的充放电电流会使位线上的电压出现浮动，位线上的电荷会有无法完全预计的损失或增加，由于没有了预充电电路，位线的电荷不可完全预计的变化会对电路的读写能力产生影响。但是，由于位线的电容负载较大，而存储管的驱动能力较小，所以读操作对位线的电荷的影响不会使电路功能出现问题。
(2)为了使控制电路变得简洁，把求值模式放在平衡模式的前面。这样，时序控制时只要控制求值模式的时间长度，而将时钟周期的剩余时间直接作为平衡模式的时间长度。因为，平衡模式与求值模式不同，过长的平衡模式时间不会增加额外的功耗。
(3)由于写入时CRSRAM的位线电压是小摆幅，所以为了确保写入操作的正确和提高写入的速度，用7管结构的存储单元代替传统的6管单元结构的存储单元。7管结构的存储单元的结构如图2所示。其工作原理：每次在读操作中，先是QE=1，将存储单元的存储数据消掉，再将Q0和Q1的点位拉到同一值。这样，小的位线电压摆幅可以顺利写入。
如图2所示，DMST CRSRAM的时序控制电路包括四个部分：复制阵列、双模式电压监测器(DMVD)、时序控制单元(TCU)和QE信号产生电路(QEG)。
在复制列上，原本的Exchanger被化简成DIN均为1时的情况，而且复制列上所有的虚拟存储管的Q0被强制为0，Q1被强制为1。所以在求值模式中，DBL的电压被上拉，而DBLB的电压被下拉。那么Q0的逻辑0会提供给DBL一个下拉电流，以减缓其电压的上升，同样Q1的逻辑1会提供给DBLB一个上拉电流，以减缓其电压的下降。所以，这样就在虚拟位线上模拟了位线电压在最慢情况下的变化过程，即可以确保真实位线上的电压在DMVD触发前就已经达到了操作所需的电压值。
DMVD由两个参考电压不同的比较器以及由读写使能信号WEN控制的两个传输管组成。灵敏放大器用来监测DBL和DBLB上的电压差，一旦达到了预定的参考电压值便被触发，而WEN控制的传输管负载分别在读周期和写周期，使其对应的灵敏放大器被触发后，其输出作为信号P输入到时序控制单元TCU。
TCU本质是一个异步电平触发电路，其工作情况如下：当CLK上升沿到来后，GTC也随之上升；而当P信号上升沿到来，GTC信号则回落到低电平。GTCN为GTC的反向信号。QE信号产生电路(QEG)，当只有CLK上升沿时，由于延时单元的作用，QEN信号为高电平，脉宽为延时时间。而WEN控制QEN信号只有在WEN=1时(写周期)才输出QE信号。接下来，可以利用GTC和GTCN去控制整个电路。其中，A[i]代表行译码；A[j]代表列译码。在写周期之中，CLK上升输入到TCU之中，GTC变为高电平，同时GTCN变为低电平；随后EQ变为低电平，平衡模式结束。对于列选中的位线，EV和WL变为高电平，进入求值模式。写周期EV信号也作用在虚拟位线上，使其产生电压差，当虚拟位线上的电压差到达足以写入数据时，DMVD被触发产生P信号，P信号输入到TCU之中，使GTC再次变为低电平，GTCN变回高电平；随即，EV和WL变为低电平，EQ变回高电平，电路从求值模式转变为平衡模式。在平衡模式中，所有的位线包括虚拟位线的电压都被充放电回到初始值。这次写操作结束，电路对下一次的操作做好准备。
在读操作中，这个过程是类似的。CLK上升输入到TCU之中，GTC变为高电平，同时GTCN变为低电平；随后EQ变为低电平，平衡模式结束。不同的是，读周期中，EV信号一直为低电平，所以只有WL上升到高电平，才进入求值模式。此时，DWL信号也上升到高电平，使虚拟存储单元下拉DBL上的电压，当DBL上的电压足够低时，DMVD被触发产生P信号，信号输入到TCU中，使GTC再次变为低电平，GTCN变回高电平；随后，D-WL和WL变为低电平，EQ变回高电平，电路从求值模式转变为平衡模式。在平衡模式中，所有的位线包括虚拟位线的电压都被充放电回到初始值。这次读操作结束，电路对下一次的操作做好准备。
3 结语
双模式自定时技术分别针对读写周期产生不同的时序信号，并借此来改善SRAM的时钟周期和功耗。双模式自定时技术考虑了位线上的寄生电容和电阻，存储单元不同的写入响应时间，以及依赖于存储数据的位线的漏电流。仿真结果说明，这种双模式自定时技术使时钟周期降低了16％～30．7％，写入功耗降低了15％～22．7％。本文引用地址：//www.cghlg.com/article/180310.htm
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