Pseudo-differential Sense Amplifier

기존 Sense Amplifier와 다른 구조로 새로운 메커니즘을 가진 Pseudo-differential Sense Amplifier에 대해서 정리를 해보려고 한다.

 

 

 

Conventional Amplifier (Single-ended)

---

Fig. 1. Conventional Amplifier

 

Amplifier는 회로 상에서 정말 자주 보게 되는 요소들 중 하나다. 특히 여러 개의 Bitline을 가지고 0 혹은 1의 상태를 판별해야 하는 메모리나 프로세서에서는 없어서는 안 되는 것들에 속한다.

 

예전부터 Fig. 1과 같은 증폭기를 많은 회로에서 사용했지만, 점점 빠른 속도의 동작이 요구되면서 위와 같은 증폭기에서 점점 많은 개선이 이루어졌다.

 

Fig. 2. Characteristic of conventional amplifier

 

Fig. 2를 보면 알 수 있듯이 $t_{out1}$을 conventional amp. 가 output을 출력하는 데에 걸리는 시간이라 하고,  $\triangle V_{BL_{1}}$을 $V_{DD}$와 $V_{ref}$의 차이라고 할 때, voltage drop이 어느 정도 충분해져야 output이 출력되는 것을 알 수 있다.

 

Amp. 의 $V_{ref}$가 $V_{BL}$에 비해 차이가 크다면 output을 얻는 데까지 걸리는 시간이 늘어나고, voltage가 사용되는 margin이 줄어드는 문제를 겪을 수 있다.

---

 

 

Pseudo-differential Sense Amplifier

---

Fig. 3. Pseudo-differential Sense Amplifier

 

앞선 기존 Amp. 의 문제점을 개선하기 위해 고안된 것이 Pseudo-differential Amplifier이다. 

 

Fig. 3에서 보면 $V_{ref}$가 $1.1V$임을 알 수 있다. 따라서 같은 $V_{DD}$가 쓰였다고 했을 때, 위의 $0.6V$보다 기준 전압이 더 높은 것이다. 이렇게 되면 어떤 결과가 나오는지 도식화한다면,

 

Fig. 4. Characteristic of pseudo-differential sense amplifier

 

언급한 대로 $V_{DD}$에서 pseudo-differential SA만의 $V_{ref}$와의 차 즉, $\triangle V_{BL_{2}}$이 훨씬 작은 상태에서 output을 출력할 수 있다.

 

그렇게 되면서 output을 출력하는 데에 걸리는 시간인 $t_{out2}$가 conventional amp. 보다 훨씬 짧아진다.

---

 

따라서, 기존 amp. 에 비해 pseudo-differential sense amp. 가 갖는 장점을 간단하게 정리해본다면:

 

• Early Sensing이 가능해진다. (Output acquiring time의 감소)
• Sensing Margin이 늘어난다.

이 정도로 정리할 수 있겠다.