SRAM数据存储原理

Posted 2020-11-28

静态RAM的基本构造块是SRAM存储单元。通过升高字线的电平触发存储单元，再通过位线对所触发的存储单元进行读出或写入。在静态CMOS存储器中，存储单元阵列将会占去整个存储器芯片面积的一半以上，在一些大容量的SRAM中，这个比例还要更大一些。因而减小存储单元出的面积变得尤为重要。一方面我们希望单元面积越小越好；而另一方面随着存储单元面积的减小，单元的稳定性又会逐渐变差。那么所谓的存储器它是靠什么原理来存储数据的呢？

图1（a）存储单元偏置在转折电压 图1（b）存储单元工作在稳态

我们可以在同一坐标系中做出两个反相器的电压传输特性曲线，如图1所示。两条曲线共有三个交点：A、B与C，其中A、B两点表示电路工作在稳态，而C点则意味着电路处于亚稳态（C点代表反相器电压传输特性曲线上的转折电压）。假设此时电路偏置在C点，若噪声使得Vin的电位值有一个很小的变化δ，由于在转折电压附近反相器的电压增益大于1，这个变化值经过两个反相器的不断放大，会导致电路逐渐偏离C点而最终稳定在A点（或B点）。当电路处在A点（或B点）所对应的稳态时，由于电压增益小于1，即使有很大的电位偏移，这种偏移也会逐渐减小而消失。其变化过程如图1(b)所示。由上面的分析我们可以看出，交叉耦合的反相器构成了一个双稳态的电路，两个稳定状态正好与逻辑“1”、逻辑“0”相对应。因此这种电路结构被用作数据存储电路。它完全可以实现对数字信号的存储与非破坏性读出。