SRAM的工作原理——超简单

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1、SRAM的工作原理_超简单2021/8/18http://zh.wikipedia.org/wiki/SRAM2021/8/182SRAM六管结构的工作原理6T：指的是由六个晶体管组成，如图中的M1、M2、M3、M4、M5、M6.SRAM中的每一bit存储在由4个场效应管（M1,M2,M3,M4）构成两个交叉耦合的反相器中。另外两个场效应管（M5,M6）是存储基本单元到用于读写的位线(BitLine)的控制开关。2021/8/183SRAM六管结构的工作原理CMOS静态反相器SRAMcell6TSR锁存器2021/8/18

2、4简单的阐释其实CMOS静态反相器等价于一个非门！SRAMcell6T等价于SR锁存器（也就是RS触发器）SR锁存器真值表SRQQnext解释0000维持0011维持0100重设0110重设1001设定1011设定110-不允许111-不允许writing2021/8/185是不是突然茅塞顿开，醍醐灌顶？呵呵请继续后面的学习相信你会更了解2021/8/186反相器反相器，是一种电路器件，其输出是输入的逻辑非。如图所示的CMOS静态反相器，由两个互补的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)组成，源极连接在高电平的是P沟道场

3、效应管，源极连接在低电平的是N沟道场效应管。输入电路接在两个场效应管的栅极上，输出电路从两个场效应管的连接处接出。当输入低电平，则P沟道场效应管开通，N沟道场效应管关闭，输出高电平。当输入高电平，则N沟道场效应管开通，P沟道场效应管关闭，输出低电平。这就实现了“反相”输出。2021/8/18SRAM的设计一个SRAM基本单元有0and1两个电平稳定状态。SRAM基本单元由两个CMOS反相器组成。两个反相器的输入、输出交叉连接，即第一个反相器的输出连接第二个反相器的输入，第二个反相器的输出连接第一个反相器的输入。这就能实现两

4、个反相器的输出状态的锁定、保存，即存储了1个位元的状态。除了6管的SRAM，其他SRAM还有8管、10管甚至每个位元使用更多的晶体管的实现。[2][3][4]这可用于实现多端口（port）的读写访问，如显存或者寄存器堆的多口SRAM电路的实现。一般说来，每个基本单元用的晶体管数量越少，其占用面积就越小。由于硅芯片（siliconwafer）的生产成本是相对固定的，因此SRAM基本单元的面积越小，在硅芯片上就可以制造更多的位元存储，每位元存储的成本就越低。内存基本单元使用少于6个晶体管是可能的—如3管[5][6]甚至单管，但

5、单管存储单元是DRAM，不是SRAM。访问SRAM时，字线（WordLine）加高电平，使得每个基本单元的两个控制开关用的晶体管M5与M6开通，把基本单元与位线（BitLine）连通。位线用于读或写基本单元的保存的状态。虽然不是必须两条取反的位线，但是这种取反的位线有助于改善噪声容限.2021/8/188SRAM的操作SRAM的基本单元有3种状态：standby(电路处于空闲),reading(读)与writing(修改内容).SRAM的读或写模式必须分别具有"readability"（可读）与"writestabilit

6、y"（写稳定）.Standby如果字线没有被选为高电平,那么作为控制用的M5与M6两个晶体管处于断路，把基本单元与位线隔离。由M1–M4组成的两个反相器继续保持其状态，只要保持与高、低电平的连接。Reading假定存储的内容为1,即在Q处的电平为高.读周期之初，两根位线预充值为逻辑1,随后字线WL充高电平，使得两个访问控制晶体管M5与M6通路。第二步是保存在Q的值传递给位线BL在它预充的电位，而泻掉（BL非）预充的值，这是通过M1与M5的通路直接连到低电平使其值为逻辑0(即Q的高电平使得晶体管M1通路).在位线BL一侧，晶

7、体管M4与M6通路，把位线连接到VDD所代表的逻辑1(M4作为P沟道场效应管，由于栅极加了Q的低电平而M4通路).如果存储的内容为0,相反的电路状态将会使（BL非）为1而BL为0.只需要（BL非）与BL有一个很小的电位差，读取的放大电路将会辨识出哪根位线是1哪根是0.敏感度越高，读取速度越快。Writing写周期之初，把要写入的状态加载到位线。如果要写入0，则设置（BL非）为1且BL为0。随后字线WL加载为高电平，位线的状态被载入SRAM的基本单元。这是通过位线输入驱动被设计为比基本单元相对较弱的晶体管更为强壮，使得位线状

8、态可以覆盖基本单元交叉耦合的反相器的以前的状态