Kết quả sau khi chạy mô phỏng trên phần mềm cadence virtuoso với thiết lập như trên, nhiệt độ mô phỏng là 27℃ được thể hiện trong hình 4.3 dưới đây.
Hình 4.3: kết quả mô phỏng hoạt động của thiết kế SRAM 8 bit
Các thông số thiết lập mô phỏng cho phép kiểm tra hoạt động của tất cả các ô nhớ. Trong đó, mỗi ô nhớ sẽ được kiểm tra cả hoạt động đọc và ghi. Xét trường hợp đầu tiên với địa chỉ là 111, ô nhớ được chọn là ô nhớ thứ 8. Tín hiệu ghi được kích hoạt ngay tại thời điểm khởi tạo, ghi giá trị 1 vào ô nhớ. Do đó khi tín hiệu đọc được kích hoạt, dữ liệu bit 1 xuất hiện trên ngõ ra OUT. Tiếp tục kiểm tra hoạt động của các ô nhớ còn lại trên dạng sóng hình 4.3, có thể thấy bộ nhớ SRAM đã hoạt động đúng như mong đợi. Tất cả các ô nhớ có thể đọc và ghi dữ liệu một cách chính xác.
Tiếp theo, tiến hành đo đạc các số liệu về thời gian đọc, ghi dữ liệu, cùng với đó là biểu đồ công suất tiêu thụ của mạch. Kết quả đo lần lượt được thể hiện trên các hình 4.4, 4.5 và 4.6 dưới đây.
37
Hình 4.4: Thời gian đọc thông thường
Hình 4.5: thời gian đọc kết hợp chuyển địa chỉ
38
Đối với mạch đọc hoạt động riêng lẻ, thời gian đưa dữ liệu tới ngõ ra là khoảng 52.54ps theo số liệu đo đạc trong phần thiết kế mạch khuếch đại. Trong trường hợp bộ nhớ SRAM hoàn chỉnh, thời gian để đưa dữ liệu từ ô nhớ tới ngõ ra là khoảng 61.27ps. Con số này có thể lên tới 160.31ps khi hoạt động đọc diễn ra trong thời gian chuyển địa chỉ. Như vậy, có thể thấy thời gian cho hoạt động đọc với bộ nhớ SRAM hoàn chỉnh là lớn hơn so mới mạch đọc riêng lẻ. Nguyên nhân là vì khi kết nối các mạch lại với nhau, trên ngõ ra của các mạch sẽ có thêm tải.
Hình 4.6: công suất tiêu thụ
Kết quả đo cho thấy công suất tiêu thụ trung bình của mạch là 22.48uW. Trong đó, công suất tiêu thu cực đại là khoảng 505.96uWkhi các ô nhớ được cập nhật dữ liệu, chuyển địa chỉ hoặc đọc dữ liệu.
4.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của thiết kế
Việc đánh giá hoạt động của bộ nhớ SRAM cũng cần quan tâm đến các yếu tố về điều kiện hoạt động như nhiệt độ môi trường hay điện áp cung cấp. bảng 4.1 dưới
39
đây là các thông số đo được khi mô phỏng hoạt động của bộ nhớ SRAM 8 bit với các điều kiện môi trường khác nhau.
Điều kiện/chỉ số Thời gian đọc (ps) Công suất tiêu thụ trung bình (uW)
VDD = 1V, TEMP = 27 61.27 24.48
VDD = 1V, TEMP = -10 54.04 25.65
VDD = 1V, TEMP = 85 76.21 32.27
TEMP = 27, VDD = 0.8V 69.03 11.74
TEMP = 27, VDD = 1.2V 54.85 68.25
Bảng 4.1: ảnh hưởng của điều kiện hoạt động
Từ kết quả đo đạc được thống kê trên bảng 4.1. Có thể thấy rõ sự ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ môi trường và điện áp cung cấp đến hoạt động của mạch. Cụ thể, điều kiện hoạt động bình thường của mạch là nguồn cung cấp là 1v, TEMP (nhiệt độ) khoảng 27℃. Khi mô phỏng ở -10℃, mạch hoạt động nhanh hơn nhưng công suất tiêu thụ cũng tang lên. Đối với điều kiện nhiệt độ môi trường là 85℃, mạch hoạt động không ổn định, chậm hơn và tiêu thụ nhiều công suất hơn. Về ảnh hưởng của nguồn cung cấp, với điều kiện cấp nguồn 0.8v, mạch chậm hơn nhưng tiêu thụ công suất rất thấp, chỉ chưa bằng một nửa so với điều kiện thông thường. Ở mức điện áp 1.2v, hoạt động của mạch có điểm tương đồng khi nhiệt độ môi trường cao. Cụ thể công suất tiêu thụ của mạch tăng hơn 2 lần, trong khi tốc độ nhanh hơn đôi chút.
Như vậy, có thể thấy hoạt động của mạch bị ảnh hưởng đáng kể bởi các yếu tố như nhiệt độ, nguồn cung cấp. Trong đó, có thể nhận thấy mạch sẽ hoạt động tốt hơn trong điều kiện điện áp cung cấp và nhiệt độ môi trường thấp hơn mức thông thường.
Tuy nhiên, trong hoạt động thực tế của mạch, điều này rất khó xảy ra. Do đó, những thông số và đánh giá về ảnh hường của các yếu tố ngoại vi tới hoạt động của mạch
40
chỉ mang tính chất tham khảo và có ý nghĩa đối với quá trình thiết kế và đánh giá hoạt động của mạch.
41