溫度自適應性DRAM刷新時(shí)鐘電路

3 仿真結果分析
圖3(a)是電容C1的電壓U在不同溫度下隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。電路開(kāi)始工作后，在每個(gè)周期開(kāi)始的階段，電容電壓C1處于高電平狀態(tài)，此時(shí)，通過(guò)MP0管的飽和電流Ids比較大，電容電壓下降得很快，在較短的時(shí)間內就下降到了接近開(kāi)啟電壓附近，即MP0管進(jìn)入低柵源電壓狀態(tài)，這個(gè)變化過(guò)程對應于圖上的曲線(xiàn)較陡的部分。當MP0進(jìn)入低柵源電壓狀態(tài)，飽和電流，Ids值開(kāi)始下降，電壓下降逐漸呈現越來(lái)越緩慢的趨勢，此時(shí)的變化過(guò)程對應于圖上曲線(xiàn)較平緩的部分。根據圖2的分析，以Diodes方式連接MOS管的電流大小的溫度特性在高低柵源電壓區正好相反，但是，從圖3電容C1的電壓變化曲線(xiàn)顯然得出：時(shí)鐘的周期取決于平緩的曲線(xiàn)部分。高柵源電壓部分時(shí)間太短，即使這個(gè)階段高溫時(shí)的電流比低溫時(shí)的電流小，也可以忽略這部分時(shí)間的作用。所以低柵源電壓的部分溫度特性才最終決定了電路的溫度特性。

對比分析不同溫度下電容C1充放電的電壓變化曲線(xiàn)：溫度越高，充放電頻率越快。圖3(b)是電路時(shí)鐘輸出點(diǎn)的電壓的變化，對應于圖3(a)的曲線(xiàn)，輸出時(shí)鐘受MP0管的溫度特性影響，高溫時(shí)的時(shí)鐘頻率比低溫時(shí)要快，而且輸出的時(shí)鐘是一個(gè)占空比很小的脈沖，脈沖的寬度取決于反相器鏈的反饋時(shí)間。
新時(shí)鐘電路消耗的功耗非常低，圖4(a)是刷新電路自身消耗的功耗，整個(gè)電路的平均工作電流都維持在10μA以下，比起傳統的刷新電路自身消耗的功耗相差無(wú)幾，甚至更低。圖4(b)是電路的刷新頻率隨溫度變化的趨勢，室溫(25℃)時(shí)的頻率比起高溫(125℃)時(shí)降低將近50％。所以，在存儲器的其他外圍電路的功耗相等的情況下，存儲器陣列室溫時(shí)用于刷新的功耗，與高溫相比，就相應地減少了50％，尤其是在存儲器長(cháng)時(shí)間處于standby狀態(tài)(不進(jìn)行讀寫(xiě)，保持存儲器原有的數據)時(shí)，將節省一半的功耗。

4 結 語(yǔ)
經(jīng)過(guò)仿真測試表明，新的刷新時(shí)鐘電路的輸出頻率具有優(yōu)越的溫度特性，而且新電路的設計只采用了MOS晶體管器件，沒(méi)有用到電阻和雙極晶體管等大面積器件，因此整個(gè)電路的面積小。此外，電路自身消耗的功耗非常小。所以，與傳統的頻率不變的刷新電路相比較，新電路具有性能好、功耗低、成本低的優(yōu)勢。