استشعار المعطيات في الذواكر الديناميكية

- استشعار المعطيات في الذاكرات الديناميكية : لنترك في الوقت الحاضر موضوع الإنعاش جانبا ولنستعرض كيف يتم التعامل مع مكثف التخزين من خارج الدارة. كماهو واضح من الشكل(7-18)يتصل خط المعطيات الخارجي (D)بمكثف التخزين(CB)عن طريق مجموعة من المفاتيح المنطقية التي تنفذ بشكل عام بواسطة تزيستورات من النوع MOSولكي تعمل هذه المفاتيح وفقا لتسلسل زمني محدد تزود دارة الذاكرة داخليا بالمولدات اللازمة التي تم المستويات المنطقية للتحكم بهذه المفاتيح .وبما أن اهتمامنا هو في منطق الذاكرة وليس في التفاصيل الالكترونية فقد تم تبسيط الدارة التي تربط مابين (CB)و(D)والمسماة بمضخم الاستشعار Sense Amplifierدون تشويه لمبدأ عملها كما هو مبين في الشكل (7-18).

عندما يتعلق المفتاحان sf(يغلقان ويفتحان سوية )يتم وصل العاكسين (I 1)و (I 2) بحيث يتشكل منهما قلاب عندها يصبح أحد العاكس (1) v أي الجهد المكافىء للجهد المنطقي(1) بينما يصبح مخرج العاكس الثاني (0) v أي الجهد المكافىء للجهد المنطقي(0) وهذان الجهدان هما الجهدان المطلوب وجودهما على طرفي المكثف CB في الحالة المثالية قبل أن يحدث أي تغيير في قيمتهما نتيجة التسرب . أ/ا المكثفان (c1)و(c2) فلا يتم وضعهما في الدارة قصدا أثناء التصنيع و إنما يمثلان السعة الطفيلية التي تتشكل نتيجة لطول النواقل الموصولة بمخارج العاكس. لنستعرض الآن كيف يعمل مضخم الاستشعار لكي ينقل المستوى المنطقي الموجود على المكثف CB إلى النهاية المخصصة للمعطيات . في البداية تكون جميع المفاتيح مفتوحة وكخطوة أولى يتم إغلاق المفتاحين Sp مما يضع على المكثفين (c1)و(c2) نفس الجهد وهذه الخطوة (مساواة الجهد) ضرورية لكي لا يتأثر القلاب بأي وضعية سابقة ، فإذا افترضنا مثلا أن القلاب (عندما كان المفتاحان Sf مغلقان )موجود في الحالة التي تعطي على مخرج العاكس (I 1) الجهد(1 v)وعى مخرج (I 2) الجهد (v o) فإن فتح المفتاحين (Sf) لن يؤثر عل الجهد الموجود على طرفي المكثفين (c1,c2) لبعض الوقت . فإذا أغلقنا المفتاحين (Sf) بعد برهة قصيرة دون عملية مساواة للجهد رجع القلاب إلى الحالة السابقة . وحتى لو عملنا على أن يوجد القلاب في الوضعية المعاكسة عند إغلاق الفتاح (Sf) ثانية فإن الفرق الموجود مابين المكثفين (c1)و(c2) سوف يدفع بالقلاب إلى العودة إلى الحالة الأصلية .وبما أننا نهتم بعدم وجود أي تأثير على عمل القلاب أثناء قراءة المعطيات المخزنة في مكثف التخزين يتم شحن المكثفين (c1)و(c2) إلى جهد أولي (V) وتسمى هذه العملية بالشحن الأولي precharge . يتم تحدي الجهد (V) استنادا إلى تفاصيل الدارة الإلكترونية المستخدمة في تنفيذ مضخم الاستشعار وهذه القيمة ليست مهمة في مناقشاتنا الحاضرة لأننا مهتمون بمنطق العمل فقط . في الخطوة التالية يتم إغلاق المفتاح Sr . بحيث تشحن السعة Cd إلى الجهد المرجعي V ref الذي يتم تحديده بالإستناد إلى العلاقة التالية :

V ref =[ V(1)+ V(0) ]/2

بعدها يتم فتح المفتاح Sr والمفتاحين Sp ومن ثم يتم إغلاق المفتاحين Sa . وفي الخطوة الأخيرة يتم إغلاق المفتاحين Sf فإذا افترضنا أن المعطية المخزنة في ال CB هي ال(1) عندها يكون الجهد على طرفي CB هو(1) V أو أقل بقليل إذا كان هناك بعض التسرب بالطبع سنفترض أن التسرب محدود وأن الجهد على CB مهما انخفض فسيكون أكبر V ref لذلك سيكون الجهد على (C1) بعد إغلاق المفتاحين (C2) على الجهد (C1) وعندما يغلق المفتاحان (Cf) لتشكيل القلاب ينتقل القلاب إلى الوضعية التي يكون فيها مخرج (I 2) ومكثف التخزين ونهاية المعطيات عند الجهد الكامل ل V(1) ويوم العاكس بتأمين التيار اللازم للوسط الخارجي من المهم ملاحظة أن قراءة المعطية الموجودة في CB تعطي الجهد الكامل ل V(1) ولو كان هناك ضياع لشحنات المكثف قبل عملية القراء كما تسبب إعادة الجهد على مكثف التخزين إالى الجهد الكامل V(1) أي أن عملية القراءة تسبب انعاش الخانة بشكل آلي. بينما تكون الذواكر العادية مثل الذاكرة المخبئية

بعض المفاهيم الغريبة:

1-الذاكرات الديناميكية 2-المكثف 3- sense amplifier 4- الذاكرة المخبئية 5- القلاب

المراجع: كتاب نظم التشغيل للدكتور :فادي فوز