CMOS Tervez%e9s

CMOS áramkörök

Kovalens kötés a szilícium-kristályrácsban

CMOS áramkörök

Termikus generáció-rekombináció tiszta szilíciumban

CMOS áramkörök

N-típusú adalékolt szilícium

CMOS áramkörök

P-típusú, adalékolt szilícium

CMOS áramkörök

Diffúziós áram inhomogén adalékolású szilíciumban

Sodródási áram

CMOS áramkörök

Átmenet egyensúlyi állapotban

CMOS áramkörök

A MOSFET sémája és alapelve

(n-csatornás, növekményes)

CMOS áramkörök

Egy kicsit pontosabban!

CMOS áramkörök

A FERMI-DIRAC eloszlás

CMOS áramkörök

Állapot-eloszlás és az elektronok száma

CMOS áramkörök

Kvantum-statisztika adalékolt szilíciumban

CMOS áramkörök

MOSFET ideális állapotban

CMOS áramkörök

Akkumuláció

HIBÁS RAJZ!!!!

CMOS áramkörök

Kiürítés

CMOS áramkörök

Inverzió

CMOS áramkörök

TÉRTÖLTÉS TARTOMÁNYOK JELLEMZŐI

a

CMOS áramkörök

A MOSFET zérusnál nagyobb VD

feszültségnél I.

CMOS áramkörök

A MOSFET zérusnál nagyobb VD

feszültségnél II.

CMOS áramkörök

CMOS áramkörök

A telítés (saturation) határa

CMOS áramkörök

TELÍTÉSBEN

CMOS áramkörök

Az n-fet áram-feszültség karakterisztikák modelljének összefoglalása

CMOS áramkörök

p-fet

CMOS áramkörök

N-CSATORNÁS MOSFET(n-MOS, n-FET)

CMOS áramkörök

Az n-MOSFET karakterisztikái

CMOS áramkörök

A p-MOSFET struktúrája és szimbólumai

CMOS áramkörök

A p-MOSFET karakterisztikái

CMOS áramkörök

Az n-MOSFET magas szint átvitelének mérése

CMOS áramkörök

Az n-MOSFET alacsony szint átvitelének mérése

CMOS áramkörök

A p-MOSFET magas szint átvitelének mérése

CMOS áramkörök

A p-MOSFET alacsony szint átvitelének mérése

CMOS áramkörök

Az átvivőkapu, vagy transmission gate

CMOS áramkörök

A C-MOS INVERTER

CMOS áramkörök

TECHNOLÓGIA

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 1.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 2.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 3.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 4.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 5.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 6.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 7.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 8.

CMOS áramkörök

C-MOS technológia 9.

CMOS áramkörök

Duális ágú CMOS inverterek és kapuk tulajdonságai

CMOS áramkörök

Az inverter statikus transzfer

karakterisztikájának VDD függése

CMOS áramkörök

A statikus transzfer karakterisztika és a komparálási szint

CMOS áramkörök

Inverterlánc regeneratív tulajdonsága

CMOS áramkörök

A MOSFET nemlineáris kapacitásai

CMOS áramkörök

Modell a felfutási és lefutási idő számításához

CMOS áramkörök

A lefutási folyamat kisütő áramának függése a terhelő kapacitás feszültségétől

CMOS áramkörök

A tranziens idők közelítő számítása

Közelítés : áramgenerátoros kisütés

ID Tf = CL VDD

Tf = (CLVDD ) / (( unWCox / 2L) ( VDD - VTn )2)

Szimmetrikus inverterre : Tr = Tf

CMOS áramkörök

Duális terhelésű CMOS kapuk (NAND).

Y = A . B

CMOS áramkörök

Duális terhelésű CMOS kapuk (NOR).

Y = A + B

CMOS áramkörök

Duális terhelésű CMOS kapuk (KOMPLEX)

Y = A.B + C

CMOS áramkörök

A nagy probléma

• Hogyan csináljunk gazdaságos helykihasználással sokbemenetű kapukat?

Például : többszáz bemenetű CMOS NOR kaput hogyan lehet úgy csinálni, hogy a többszáz sorba kapcsolt p-csatornás eszköz óriási ellenállását kompenzáljuk úgy, hogy a komparálási szint középen maradjon?

CMOS áramkörök

Bevezetés a passzív terhelésű CMOS kapuk bemutatásához. Az n-csatornás inverterek.

CMOS áramkörök

Kvázi n-csatornás CMOS inverter

CMOS áramkörök

Kvázi p-csatormás CMOS inverter

CMOS áramkörök

A passzív terhelésű kapuk hátrányai

1. Torzított logikai szintek

2. Aszimmetria a fel- és lefutási idő között

3. Valamelyik logikai szinten van statikus fogyasztás

CMOS áramkörök

Kapcsolt terhelésű kvázi n-csatornás CMOS inverter

Csak átmenetileg folyik áram VDD – GND áram

CMOS áramkörök

Kapcsolt terhelésű kvázi p-csatornás CMOS inverter

Csak átmenetileg folyik VDD-GND áram

CMOS áramkörök

Kvázi n- P.E. inverter

CMOS áramkörök

Kvázi p- P.E. inverter

CMOS áramkörök

Kvázi n- P.E. kapuk

CMOS áramkörök

Kvázi-p P.E. kapuk

CMOS áramkörök

DOMINO-LOGIKÁK

CMOS áramkörök

Két kvázi-n P.E. lánca

Nem működik!

CMOS áramkörök

DOMINÓ inverter-kettős

CMOS áramkörök

Logikai függvények NOR-NOR-INV realizációja (MÁTRIXOK)

CMOS áramkörök

A XOR és XNOR NOR-NOR-INV realizációi

CMOS áramkörök

Tervezzük meg a LAYOUT-t!

CMOS áramkörök

Az átvivő-kapu alkalmazásai:Kvázistatikus latch

CMOS áramkörök

CMOS áramkörök

Dinamikus D-latch

CMOS áramkörök

Nemátlapolt kétfázisú órajel

CMOS áramkörök

Kétfázisú MASTER-SLAVE flip-flop

CMOS áramkörök

Kvázistatikus kétfázisú MS flip-flop

CMOS áramkörök

Dinamikus, kétfázisú M-S flip-flop

CMOS áramkörök

ÁTVIVŐ-kapu alkalmazása XOR és XNOR áramkörökben

CMOS áramkörök

S-R és D-G tárolók

CMOS áramkörök

STATIKUS RAM CELLA

CMOS áramkörök

Szószervezésű RAM memória

CMOS áramkörök

Három-állapotú kimenet

CMOS áramkörök

CMOS elemek késleltetés-érzéketlen

aszinkron hálózatokban

CMOS áramkörök

MÜLLER-C elemek : MC-2 NAND kapukkal

Y’ = X1 .X2 + X1 Y + X2 Y

CMOS áramkörök

Kétbemenetű Müller-C CMOS kapcsolókkal

CMOS áramkörök

Hiszterézis dekóder

CMOS áramkörök

Teljesség detektor

CMOS áramkörök

Nem HD-re épített teljesség-detektor (3-2)

CMOS áramkörök

Men HD-re épített CMOS teljesség-detektor

CMOS áramkörök

Bevezetés az analóg CMOS tervezésbe

CMOS áramkörök

Szimulátorok analóg tervezéshez

• A BERKELEY-SPICE IPARI/KERESKEDELMI VÁLTOZATAI:

• A MICROSIM CÉG PSPICE PROGRAMJA PC-RE

• A CADENCE CÉG IC TERVEZŐJE AZ OPUS/SPECTRE

• A MENTOR-GRAPHICS CÉG ELDOD SZIMULÁTORA

• A LINEAR TECHNOLOGY CÉGTÖL AZ LTSPICE

CMOS áramkörök

Ellenállások

Poliszilícium : 10 ohm/square

Speciális szilicid : 100 ohm/square

CMOS áramkörök

Nemlineáris ellenállások MOSFET eszközökkel

Ha a VGS = VDS, akkor mindkét MOSFET telítési módban működik, és nemlineáris ellenállást valósít meg. Ha a W kicsi, és az L nagy, nagy ellenállású eszközök valósíthatók meg.

Tervezzünk ilyen ellenállásokat!

Például n-MOSFET, W = 1.0 , L = 10 mikron

CMOS áramkörök

Nemlineáris feszültség-osztó referencia-feszültség előállítására

Tervezzünk p-MOSFET - n-MOSFET osztót VDD/2 referencia előállítására !

CMOS áramkörök

Kapacitások

- poly1-poly2 kapacitás ( ~ 2 fF / micron2)- p+-n átmenet kapacitása (0.3 fF / mikron2)- n+ - p átmenet kapacitása (0.1 fF / miron2)- fém1-fém2 kapacitás (0.01 fF / miron2)- MOSFET kapacitások

Tervezzünk n-MOSFET kapacitást 10 x 10 mikron-négyzetes tranzisztorral! 1 kohm-s ellenállással mérjük meg az RC időállandót, és határozzuk meg belőle a C értékét!

CMOS áramkörök

Egyszerű erősítők

CMOS áramkörök

Állítsunk be földelt forrású erősítő munkapontot az MW2 segítségével!

CMOS áramkörök

n-MOSFET F.S. erősítő, p-MOSFET nemlineáris terheléssel

CMOS áramkörök

Keressünk megfelelő eszközméreteket és optimális munkapontot egy

n-MOSFET meghajtású, p-MOSFET terhelésű erősítőnek a transzfer karakterisztika segítségével!

CMOS áramkörök

Differenciál-erősítő