O que é SRAM? Dicas de Design de PCB e Como Prevenir a Perda de Dados

A SRAM perde seus dados quando a energia é removida.

Uma das melhores invenções em softwares de edição é o recurso de salvamento automático, que impede que a Lei de Murphy atue no pior momento. Décadas atrás, quase chorei quando várias páginas de um importante trabalho da universidade foram literalmente apagadas, já que a inexistência do recurso de salvamento automático foi agravada pela minha relutância em apertar o botão ‘Salvar’.

Em eletrônica, você corre o risco de perder todos os dados armazenados em uma Memória de Acesso Aleatório Estático (SRAM), se estiver ciente dos desafios ao projetar com uma SRAM. Isso pode causar operações imprevisíveis do hardware, especialmente se a SRAM armazenar variáveis críticas.

O que é SRAM e Como Funciona?

A SRAM é uma memória não volátil que é comumente usada em design de sistemas embarcados. Ela armazena informações em bits lógicos e retém o valor enquanto é fornecida por uma tensão de operação. Uma vez que a energia é removida, toda a SRAM será reiniciada para seu valor padrão, geralmente equivalente a lógicas 1s.

O interior de uma SRAM é construído por múltiplas células. As células contêm flip-flops bistáveis que são controlados por um par de transistores. Quando informações são armazenadas em endereços específicos, alguns dos flip-flops serão travados de acordo para representar o valor digital dos dados.

Apesar da incapacidade da SRAM de reter informações quando desligada, ela é regularmente usada em designs que requerem memória de trabalho adicional. Comparada a outros componentes de memória volátil como Flash e EEPROM, a SRAM tem um tempo de acesso de leitura insignificante e os dados podem ser escritos em endereços de memória aleatórios.

Assim como outros componentes eletrônicos, a SRAM passou por melhorias ao longo dos anos. Foram-se os dias em que a SRAM era um componente massivo com mais de 40 pinos e o barramento de endereço paralelo ainda era uma interface popular. Os fabricantes de memória de hoje produzem SRAM com interfaces seriais como SPI e I2C, reduzindo drasticamente o fator de forma para tão baixo quanto 8 pinos.

Principais Considerações ao Projetar com uma SRAM

Dar uma atenção extra ao seu design de SRAM pode fazer uma grande diferença.

Desenhar com um SRAM pode parecer uma tarefa simples. Afinal, o que poderia ser tão difícil ao projetar com um chip de memória de baixa contagem de pinos? Bem, a experiência me ensinou que muitas coisas podem, de fato, dar errado. Desde a seleção de componentes até problemas pós-produção, um número considerável de questões pode ser encontrado. Aqui estão algumas dicas para ajudar os projetistas de PCBs em nível iniciante:

Capacidade de Memória

Deve-se escolher o SRAM com a maior capacidade? Ou escolher um que se ajuste aos requisitos do projeto? Esta é uma questão que preocupa mais os desenvolvedores de firmware do que os designers de hardware. Os fabricantes de memória geralmente introduzem SRAMs de diferentes capacidades no mesmo pacote físico. Isso significa que você não precisa alterar seu design quando a escolha da capacidade de memória muda.

Tipo de Interface

As interfaces mais populares usadas pelo SRAM são SPI e I2C. SPI requer quatro pinos físicos para escrever e ler dados enquanto I2C só requer duas conexões físicas de dados. Geralmente, SPI oferece acesso mais rápido, mas requer um sinal de controle individual para cada IC no barramento SPI. I2C é ideal quando você tem vários chips de memória conectados ao microcontrolador, pois só requer um sinal de dados e de relógio.

Capacitor de Desacoplamento

Com memórias não voláteis inovadoras como Flash e FRAM, é improvável que você esteja projetando uma SRAM com backup de bateria. Embora isso certamente torne o design de SRAM mais fácil, isso não significa que você pode negligenciar a importância de uma fonte de alimentação estável. Sempre garanta que um capacitor de desacoplamento seja colocado o mais próximo possível do pino Vcc da SRAM. A última coisa que você quer é corrupção de dados devido à instabilidade de energia. Um capacitor de desacoplamento também ajuda a prevenir problemas com salto de terra.

Trilhas de Sinal

Siga as melhores práticas de PCB para manter a integridade dos dados.

Seja usando um SPI, I2C ou uma SRAM paralela, você vai querer garantir que nenhum problema de atraso de propagação corrompa os dados enquanto estão sendo escritos ou lidos. Isso significa que as práticas recomendadas usuais se aplicam: roteie os sinais de dados paralelos uns aos outros e longe de outras trilhas de alta frequência.

Plano de Terra

Uma área generosa de plano de terra sob a SRAM pode ajudar a aumentar a estabilidade do componente. Isso também pode ajudar a prevenir que a interferência eletromagnética de uma fonte externa afete a SRAM. Você pode facilmente colocar um plano de terra sólido com a ferramenta de polígono do Altium.

Usando software de layout de PCB como Altium Designer^® ajuda você a fazer o roteamento de forma contínua, prevenir perda de dados e evitar problemas desnecessários como instabilidade ou interferência. Se você precisa de mais dicas úteis com SRAM no seu design de PCB, fale com um especialista da Altium hoje.