Finden Sie den Wert einer Kapazität in einer dynamischen RAM-Zelle? (Digitale Elektronik)

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Finden Sie den Wert einer Kapazität in einer dynamischen RAM-Zelle? (Digitale Elektronik)

HeartOfAce

Ich hatte dieses Problem in meinem Digitalelektronik-Abschluss. Ich möchte wissen, wie ich das lösen kann, obwohl ich andere Werte verwenden werde, da ich mich nicht an die genauen Werte aus dem Test erinnere. Ich werde auch meine Lösung aufschreiben, aber ich habe nur diese Lösung gemacht Da ich ähnliche Probleme gesehen habe, verstehe ich die Argumentation nicht oder weiß nicht einmal, ob sie richtig ist. Mein Ziel ist es, dies zu verstehen, da ich das Gefühl habe, jeden anderen Teil des Kurses ziemlich gut verstanden zu haben. Aber die Elektronik war für mich eine große Herausforderung, da ich Computeringenieur bin.

Probleminformationen:

Die folgende Skizze zeigt die Schaltung für eine dynamische RAM-Zelle.

Skizze hier.

Der Transistor ist ein NMOS. $V_{DD} = V_{WL} = 3V, V_T = 1V$ Wenn es eine Leseoperation gibt, wird BL auf vorgeladen $\frac{V_{DD}}{2}$ . Die Bitleitungskapazität $C_{BL} = 0.1pF$ . Bestimmen Sie den Mindestwert für die Zellkapazität $C_C$ so dass während eines Lesevorgangs die Spannungsänderung in der BL mindestens 10 mV beträgt. Ignorieren Sie den Körpereffekt.

Meine Lösung:

Für logisch-1 die Spannung in $C_C$ , $V_{C_C(1)}$ wäre $V_{WL} - V_T = 3 - 1 = 2V$ .

Für logisch-0 die Spannung in $C_C$ , $V_{C_C(0)}$ würde auf 0V abfallen.

Logik-1:

Der Professor hat diese Formel einige Male verwendet, ich kenne die Gründe dafür nicht wirklich. Als ich fragte, sagten sie Energiegespräch. Ich schätze, ich habe das einfach akzeptiert, weil es so aussieht, als würde es Sinn machen. Hier ist es:

$C_C * V_{C_C(1)} + C_{BL}*V_{C_{BL}(1)} = V_f * (C_C + C_{BL})$ .

Wir kennen also all diese Werte, wir können sie einfügen:

$C_C * 2V + 0.1pF * 1.5V = 1.51V * (C_C + 0.1pF)$

Und wir lösen für $C_C$ , So $C_C = 2.04fF$

Logik-0:

Mit der gleichen Formel wie zuvor:

$C_C * V_{C_C(0)} + C_{BL}*V_{C_{BL}(0)} = V_f * (C_C + C_{BL})$ .

Wir setzen unsere bekannten Werte ein:

$C_C * 0V + 0.1pF * 1.5V = 1.49V * (C_C + 0.1pF)$

Wir glauben, dass $C_C = 0.67fF$ .

Abschluss:

Wenn wir logisch-1 haben, brauchen wir eine Zellenkapazität $C_C = 2.04fF$ , und wenn wir eine logische 0 haben, brauchen wir eine Zellenkapazität $C_C = 0.67fF$ , um eine zu haben $\Delta V_{BL} = 10mV$ . Wenn wir die logische 0 gemacht haben $C_C$ größer, es würde nur die verursachen $\Delta V_{BL}$ höher sein, was in Ordnung wäre. Wenn wir die Logik-1 gemacht haben $C_C$ etwas kleiner, dann die $\Delta V_{BL}$ wäre weniger als 10mV.

Daher lautet die Antwort $C_C = 2.04fF$ .

Ist das richtig?

Antworten (1)

Finden Sie den Wert einer Kapazität in einer dynamischen RAM-Zelle? (Digitale Elektronik)

Wladimir Cravero · Answer 1

Ja, das ist richtig. Ich habe die Nummern nicht überprüft, aber das Verfahren ist korrekt.

Damit Sie verstehen, was Sie tun, finden Sie hier eine Erklärung der Formel. Wenn Sie einen Lesevorgang ausführen, schalten Sie das NMOS ein. Das bedeutet, dass Sie irgendwie Cc und die Bitleitung kurzschließen. Dies sind zwei Kondensatoren, die mit unterschiedlichen Spannungen geladen sind. Wenn Sie sie also verbinden, findet eine Umverteilung der Ladungen statt. Die Formel, die Sie verwenden, bezieht sich tatsächlich auf die Ladungserhaltung und nicht auf die Energieerhaltung. Die in einem Kondensator gespeicherte Ladung Q ist gleich seiner Kapazität mal der Spannung an seinen Leitungen:

Q = C \cdot v

$Q\ =\ C \cdot V$ Sie passen also einfach die Ladung an, die vor der Verbindung vorhanden ist, und die Ladung, die danach vorhanden ist, wobei Sie bedenken, dass wir nach dem Kurzschluss den Cc-BL-Kondensator als die Parallele der beiden modellieren können.

Q_{ich} = Q_{F} C_{C} \cdot v_{C_{C}} + C_{B L} \cdot v_{C_{B L}} = C_{T Ö T} \cdot v_{F}

$Q_i = Q_f \\ C_C\cdot V_{C_C}+C_{BL}\cdot V_{C_{BL}} = C_{tot}\cdot V_f$ Die Endspannung muss größer sein als

V_{C_{B L}} + Δ V

$V_{C_{BL}}+\Delta V$ wenn wir ein hohes Niveau und weniger als hätten

V_{C_{B L}} - Δ V

$V_{C_{BL}}-\Delta V$ wenn wir ein niedriges Niveau hätten. Die Verwendung dieser Bedingung führt zu zwei getrennten Gleichungen, die leicht gelöst werden können:

C_{C (1)} \geq \frac{C_{B L} \cdot Δ v}{v_{C_{C} (1)} - v_{B L} - Δ v} C_{C (0)} \geq \frac{- C_{B L} \cdot Δ v}{v_{C_{C} (0)} - v_{B L} + Δ v}

$C_{C(1)} \ge \frac{C_{BL}\cdot \Delta V}{V_{C_C(1)}-V_{BL}- \Delta V} \\ C_{C(0)} \ge \frac{-C_{BL}\cdot \Delta V}{V_{C_C(0)}-V_{BL}+ \Delta V}$

Der höhere Wert der Kapazität ist derjenige, den Sie suchen.

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HeartOfAce

Probleminformationen:

Meine Lösung:

Logik-1:

Logik-0:

Abschluss:

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Wladimir Cravero

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