[实用新型]一种改进型交叉耦合灵敏放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及存储电路技术，特别涉及一种灵敏放大器。

背景技术

灵敏放大器是静态随机存储器(Static RandomAccess Memory，SRAM)中重要的一部分。由于在SRAM存储器读数据所消耗的时间一般大于写数据时所消耗的时间，所以SRAM存储器的速度主要由读数据的时间所决定。在SRAM存储器进行读出数据的过程中，由于位线上连接许多存储单元，导致位线上存在很大的电容，这样位线在充电和放电的过程中速度将会变慢，影响了数据读出的速度。灵敏放大器可以将位线上微小的摆幅放大到数字信号的级别，既加快了SRAM存储器读出速度，又减少了位线上电压摆幅，消除了大部分与位线上充电放电有关的功耗。

灵敏放大器主要有两大种类：电压型灵敏放大器和电流型灵敏放大器。电压型灵敏放大器的主要特征为检测并且放大位线上的电压差。电流型灵敏放大器的主要特征为检测并且放大位线上的电流差。电流型灵敏放大器不受位线上存在的电容和负载影响，但是它的电路结构较复杂，可靠性差，并且功耗很大。电压型灵敏放大器虽然受位线上存在的电容和负载影响，但是它结构简单，稳定性高，功耗低，所以电压型灵敏放大器在应用中使用较多。

电压型灵敏放大器主要有运放型灵敏放大器，交叉耦合型灵敏放大器，锁存型灵敏放大器这几个种类。运放型灵敏放大器虽然增益高，但速度慢，占用面积大，功耗大。锁存型灵敏放大器一般为了使输入输出端口分开，使用的是差分锁存型灵敏放大器，虽然速度快，但结构复杂，动态功耗较大。交叉耦合型灵敏放大器结构较简单，速度快，但是灵敏度和可靠性低。

如前所述，本实用新型在采用传统的交叉耦合型灵敏放大器结构的基础上，加上了NMOS交叉耦合放大电路，不仅保留了交叉耦合结构所特有的结构简单，放大速度快的优点，还降低了开启灵敏放大器所需位线上的电压差，降低了电路的整体延时和位线放电产生的动态功耗，同时本实用新型的灵敏放大器输出的差分电压更接近数字逻辑的高低电平，增加了电路的可靠性，降低了后级数字电路的功耗。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：如何提高PMOS交叉耦合灵敏放大器的灵敏度和使交叉耦合灵敏放大电路输出的差分电压更为接近数字逻辑的高低电平，增加其可靠性。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供了一种灵敏放大器，包括：电压预充平衡电路，PMOS交叉耦合放大电路，NMOS交叉耦合放大电路以及输出电路。所述电压预充平衡电路连接所述PMOS交叉耦合放大电路和NMOS交叉耦合放大电路，所述NMOS交叉耦合放大电路连接所述PMOS交叉耦合放大电路和输出电路。所述电压预充平衡电路用于预充平衡放大器输出端口信号，切断放大器输出通路，确保SRAM空闲时段的正确输出；所述PMOS交叉耦合放大电路用于采集和快速放大位线上电压差；所述NMOS交叉耦合放大电路用于二次放大位线差；所述输出电路将放大电路输出的差分信号转换为单端电压信号，同时增加后级驱动能力。当信号被成功放大后，随即切断前级所述交两个放大电路的直流通路，降低直流功耗。

其中，所述NMOS交叉耦合放大电路包括PMOS管P9、PMOS管P10、NMOS管N3、NMOS管N4、及NMOS管N5，PMOS管P9、PMOS管P10为一组，PMOS管P9和PMOS管P10的源极连接电源电压；NMOS管N3和NMOS管N4为一组，NMOS管N3和NMOS管N4的源极相连，NMOS管N3的栅极连接NMOS管N4的漏极，NMOS管N4的栅极连接NMOS管N3的漏极；NMOS管N5为一组，NMOS管N5的源极接地；PMOS管P9的栅极和PMOS管P10的栅极分别连接前级PMOS交叉耦合放大电路的输出端口，NMOS管N3的漏极连接PMOS管P9的漏极和前级电压预充平衡放大电路的4个预充端的其中一个预充端，NMOS管N4的漏极连接PMOS管P10的漏极和前级电压预充平衡放大电路的4个预充端的其中另一个预充端，NMOS管N5的漏极连接NMOS管N3和NMOS管N4的源极，NMOS管N5的栅极连接控制信号。

(三)有益效果

本实用新型的改进型交叉耦合灵敏放大器不仅保留了交叉耦合结构所特有的结构简单，放大速度快的优点，还提高了灵敏放大器的灵敏度，即降低了开启灵敏放大器所需位线上的电压差，降低了电路的整体延时和位线放电产生的动态功耗，同时本实用新型的灵敏放大器输出的差分电压更接近数字逻辑的高低电平，增加了电路的可靠性，降低了后级数字电路的功耗。