Κεφάλαιο 2 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab

Σχετικά έγγραφα
Στατική ηλεκτρική ανάλυση του αντιστροφέα CMOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

Λογικά Κυκλώματα CMOS. Διάλεξη 5

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

Θεωρία Τρανζίστορ MOS

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων 6: Ταχύτητα Κατανάλωση Ανοχή στον Θόρυβο

Κεφάλαιο 9 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Λογικές ομές 2

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ MOS KAI CMOS

Κεφάλαια 4 ο και 6 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου ΙΙ 2

Κεφάλαιο 1 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Κυκλώματα 2

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI.

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Οικογένειες Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ψηφιακής Λογικής

Υλοποίηση λογικών πυλών µε τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

Τρανζίστορ Φαινοµένου Πεδίου Ι

4 η ΕΝΟΤΗΤΑ. Το MOSFET

4.2 Αναπαράσταση δυαδικών τιμών στα ψηφιακά κυκλώματα

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

Ηλεκτρονική. Ενότητα 9: Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου (FET) Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Κεφάλαιο 10 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (9 η σειρά διαφανειών)

HY121-Ηλεκτρονικά Κυκλώματα

Κεφάλαιο 7 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

Τρίτο Σετ Φροντιστηριακών ασκήσεων Ψηφιακών Ηλεκτρονικών. Δρ. Χ. Μιχαήλ

Λογικά Κυκλώματα NMOS. Διάλεξη 4

Κεφάλαια 4 ο και 6 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Τρανζίστορ Φαινομένου

Εισαγωγή. Στατική Λειτουργία V DD Q P Q N Q N =SAT QP=LIN QN=LIN Q P =SAT. Vi (Volts)

Κεφάλαιο 12 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Μνήμες 2

Σχεδίαση Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Survey on CMOS Digital Circuits. Y. Tsiatouhas. VLSI Technology & Computer Architecture Lab

Κεφάλαιο 4 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Λογικός Φόρτος 2

Τρανζίστορ FET Επαφής

Εργαστήριο Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI Υπεύθυνος καθηγητής Πλέσσας Φώτιος

Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ενότητα Β:Στοιχεία Ηλεκτρονικής Σχεδίασης VLSI Κυκλωμάτων

Ερωτήσεις θεωρίας Σημειώσεις στο τρανζίστορ MOSFET

ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΓΡΕΑΣΙΔΗΣ ΑΕΜ: 1624

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Εργαστηριακή άσκηση. Θεωρητικός και πρακτικός υπολογισμός καθυστερήσεων σε αναστροφείς CMOS VLSI

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (8 η σειρά διαφανειών)

Ηλεκτρονική Φυσική & Οπτικοηλεκτρονική

Κεφάλαιο 7 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. 4. Ο CMOS διαφορικός ενισχυτής

Κεφάλαιο 4 o και 6 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Καθυστέρηση ιάδοσης Σήματος 2

Γ. Τσιατούχας. 1. Διαγράμματα Bode. VLSI systems and Computer Architecture Lab. Φροντιστήρια ΙV

Κεφάλαιο 5 o και 7 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Κατανάλωση Ισχύος 2

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ. ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Περίοδος Σεπτεμβρίου 2011

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

Επιπλέον, για ευκολία στις πράξεις ορίζουμε τις παρακάτω μεταβλητές

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

Επιπλέον, για ευκολία στις πράξεις ορίζουμε τις παρακάτω μεταβλητές

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 4

Πολυσύνθετες πύλες. Διάλεξη 11

ΑΣΚΗΣΗ 3 η Ο ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ CMOS

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων


Καθυστέρηση αντιστροφέα και λογικών πυλών CMOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (11 η σειρά διαφανειών)

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Δίοδοι, BJT και MOSFET ως Διακόπτες 2

Υ60 Σχεδίαση Αναλογικών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων 12: Καθρέφτες Ρεύματος και Ενισχυτές με MOSFETs

ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

4/10/2008. Στατικές πύλες CMOS και πύλες με τρανζίστορ διέλευσης. Πραγματικά τρανζίστορ. Ψηφιακή λειτουργία. Κανόνες ψηφιακής λειτουργίας

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες

Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (2 η σειρά διαφανειών)

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε. ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ.

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 5ο.. Λιούπης

Μνήμες RAM. Διάλεξη 12

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (10 η σειρά διαφανειών)

ΗΜΥ 307 ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Εαρινό Εξάμηνο 2018

Ηλεκτρονικά Στοιχεία και Κυκλώματα ΙΙ. Εισαγωγή σε Βασική Φυσική Στοιχείων MOS

ΗΜΥ 307 ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Εαρινό Εξάμηνο 2017

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 6ο.. Λιούπης

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI. Ασκήσεις Ι. Γ. Τσιατούχας. Πανεπιςτιμιο Ιωαννίνων. Τμιμα Μθχανικϊν Η/Υ και Πλθροφορικισ 8/11/18

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (5 η σειρά διαφανειών)

Μικροηλεκτρονική - VLSI

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 2ο.. Λιούπης

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I 3 η Εργαστηριακή Άσκηση

Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, που στηρίζουν τη λειτουργία τους σε δύο τύπους

1993 (Saunders College 1991). P. R. Gray, P. J. Hurst, S. H. Lewis, and R. G. Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, 4th ed.

3. Μέθοδος κομβικών τάσεων 4. Μέθοδος ρευμάτων απλών βρόχων

Η αντιστοιχία των παραπάνω επαφών με αυτές του διπολικού τρανζίστορ είναι (προφανώς) η εξής: S E, D C, G B.

Ηλεκτρονικά Στοιχεία και Κυκλώματα ΙΙ. Ενίσχυση Κέρδους (Gain Boosting)

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Γιάννης Λιαπέρδος ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Κριτική Ανάγνωση: Αγγελική Αραπογιάννη. Επιμέλεια πολυμεσικού διαδραστικού υλικού: Γιώργος Θεοφάνους

Ηλεκτρονική ΙΙΙ 6 ο εξάμηνο

Δυναμική συμπεριφορά των λογικών κυκλωμάτων MOS. Διάλεξη 10

Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ενότητα Β:Στοιχεία Ηλεκτρονικής Σχεδίασης VLSI Κυκλωμάτων

ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ CMOS ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ VLSI

ΚΥΚΛΩΜΑΤ ΚΥΚΛΩΜΑ Α Τ VLSI

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 9

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Ηλεκτρικά Κυκλώματα & Δίκτυα ΙΙ. Ανασκόπηση Κεφαλαίου

Transcript:

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων CMOS Αναστροφέας Κεφάλαιο ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας VLSI Systems ad Computer Architecture Lab ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Διάρθρωση 1. I V χαρακτηριστική αναστροφέα. Στατική χαρακτηριστική μεταφοράς 3. Κατώφλι μετάβασης 4. Περιθώρια θορύβου 5. Φαινόμενο latch up 1

Περιοχές Λειτουργίας MOS Αποκοπή Γραμμική Κόρος pmos V GSp < V tp V GSp < V tp V GSp > V tp < V tp + < V tp + > V tp + V DSp > V GS V tp < V tp V DSp < V GS V tp > V tp MOS V GS < V t V GS > V t > V t V GS > V t > V t Gd CMOS Αναστροφέας < V t V DS < V GS V t > V t V DS > V GS V t < V t Ο CMOS Αναστροφέας 3 Χαρακτηριστική CMOS Αναστροφέα (Ι) I D V GS4 V GS3 V GS MOS V DSp V GS1 V GS V t V GSp V tp V DS V GSp1 pmos V GSp V GSp3 I Dp V GSp4 Ο CMOS Αναστροφέας 4

Χαρακτηριστική CMOS Αναστροφέα (ΙΙ) I Dp I D V GSp p GS V DSp V DS V DSp + V DSp Ι Dp = V DS = + V DSp Ο CMOS Αναστροφέας 5 Χαρακτηριστική CMOS Αναστροφέα (ΙΙΙ) V GSp V DSp I Dp I D p +V GSp p = + V DSp p GS V GS =V DS Gd= Gd = = V GS = + V GSp V DS = + V DSp Ο CMOS Αναστροφέας 6 3

Χαρακτηριστική CMOS Αναστροφέα (ΙV) I D p =V Τεχνολογία 5m =.5V =.5V.5V PMOS p =.5V NMOS =V 1.5V 1.5V.5V p =1V =1.5V =1.5V =1V V i =V =.5V p =1.5V p =V =1V =.5V =.5V 5V =V p =.5V =V Η χαρακτηριστική =f( ) προσδιορίζεται από τα σημεία με κοινό V GS ( =p και I D =I Dp ) Ο CMOS Αναστροφέας 7 Στατική (DC) Χαρακτηριστική Μεταφοράς (I) Χαρακτηριστική Εισόδου Εξόδου [ =f( )] I D = I Dp A B / C D V t / +V tp E Ο CMOS Αναστροφέας 8 4

Στατική (DC) Χαρακτηριστική Μεταφοράς (II) V tp / V t A B pmos Γραμμική MOS Αποκοπή C MOS Κόρος pmos Κόρος D +V tp ή pmos Αποκοπή MOS Γραμμική E V t / +V tp Στην περιοχή C τα δύο τρανζίστορ είναι στον κόρο και συμπεριφέρονται σαν πηγές ρεύματος. Υπάρχει μία τάση εισόδου γιατηνοποίαισχύει = και η τάση αυτή ονομάζεται κατώφλι μετάβασης (V Μ ) της λογικής πύλης. Σε αυτή την τάση το σύστημα είναι σε ασταθή ισορροπία. V tp < (Εδώ το κατώφλι μετάβασης είναι /, θεωρώντας ότι ισχύει p = ). Ο CMOS Αναστροφέας 9 Ανάλυση Χαρακτηριστικής Μεταφοράς Περιοχή Συνθήκη pmos MOS Έξοδος A V t Γραμμική Αποκοπή = B V t < / Γραμμική Κόρος =f( ) C = / Κόρος Κόρος f( ) D / < V tp Κόρος Γραμμική =f( ) E V tp Αποκοπή Γραμμική = Gd Ο CMOS Αναστροφέας 1 5

A B V Μ Κατώφλι Μετάβασης C MOS Κόρος pmos Κόρος D +V tp V t V Μ +V tp Αν ζητάμε κάποιο συγκεκριμένο κατώφλι μετάβασης V M τότε ο απαιτούμενος λόγος των πλατών των τρανζίστορ (για ίδια L) θα δίδεται από: E Στην περιοχή C τα δύο τρανζίστορ είναι στον κόρο. Εξισώνοντας τα ρεύματά τους για τάση = =V M παίρνουμε: p (VM Vt) (VM VDD Vtp ) p p (V W μp (V W μ M VDD Vtp) (VM Vt) μ t ε W L M VDD Vtp) (VM Vt) Ο CMOS Αναστροφέας 11 p/ p / ox L = L p / p και Χαρακτηριστική Μεταφοράς (V V V ) M DD.1 tp 1 p p (VM Vt) VDD VM V t = V tp / 1 p p 1 p/ / μ t p/ t ox ε W L V t / +V tp Με δεδομένο ότι μ > μ p, θα πρέπει W p > W ώστε p = και V M = /! Ο CMOS Αναστροφέας 1 6

Δυναμική Χαρακτηριστική Μεταφοράς Δυναμική Χαρακτηριστική (Ακαριαία Μετάβαση 1) Στατική Χαρακτηριστική Μεταφοράς A B Δυναμική Χαρακτηριστική (Γρήγορη Μετάβαση 1) / C D V t / +V tp E Ο CMOS Αναστροφέας 13 Περιθώρια Θορύβου (I) Περιοχή Λογικού 1 Εξόδου Περιοχή Λογικού Εξόδου Εύρος Τιμών Εξόδου V OHmi V IHmi Περιθώρια Θορύβου V OLmax V ILmax Gd NM H NM L Εύρος Τιμών Εισόδου Εύρος Τιμών Εισόδου Περιοχή Λογικού 1 Εισόδου NM H =V OHmi V IHmi NM L =V ILmax V OLmax Περιοχή Λογικού Εισόδου V OHmi = ελάχιστη τάση εξόδου για 1 V ΙHmi = ελάχιστη τάση εισόδου για 1 V OLmax = μέγιστη τάση εξόδου για V ΙLmax = μέγιστη τάση εισόδου για Ο CMOS Αναστροφέας 14 7

Περιθώρια Θορύβου (II) dv dv out i 1 V OH V M dv dv out i g (V g V OH IH V V OL IL ) V OL V IH V IL V M Ο CMOS Αναστροφέας 15 Υλοποίηση CMOS Αναστροφέα Gd + p + p + πηγάδι + + p + p υπόστρωμα Ο CMOS Αναστροφέας 16 8

Φαινόμενο Latch Up Gd + p + p + + + p + p pp p Ο CMOS Αναστροφέας 17 9