19
06.03.2014. 1 Integrisana kola sa mešovitim signalima Prof. Dr Predrag Petković, Dejan Mirković Katedra za elektroniku Elektronski fakultet Niš LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 06.03.2014. 2 Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut analognih modula III. Projektovanje modula sa mešovitim signalima IV. Planiranje rasporeda modula V. VHDL - AMS LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 06.03.2014. 3 Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: II Lejaut analognih modula 2.1. Specifičnosti projektovanja analognih modula 2.2. Uparivanje vrednosti parametara komponenata 2.2.1. Uzroci neuparenosti 2.2.2. Tehnike uparivanja 2.2.3. Uparivanje MOS tranzistora 2.2.4. Uparivanje kondenzatora 2.2.5. Uparivanje otpornika 2.1. Primer projektovanja integrisanog pojačavača LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 06.03.2014. 4 Lejaut analognih modula 2.2.2. Tehnike uparivanja Osnovni postulat : Komponente od kojih se zahtevaju identične karakteristike, moraju da se realizuju na identičan način. LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 1

Integrisana kola sa mešovitim signalima

Prof. Dr Predrag Petković,Dejan Mirković

Katedra za elektronikuElektronski fakultet Niš

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 2

Integrisana kola sa mešovitim signalima

Sadržaj:I. Uvod - osnovni pojmoviII. Lejaut analognih modulaIII. Projektovanje modula sa mešovitim

signalimaIV. Planiranje rasporeda modulaV. VHDL - AMS

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 3

Integrisana kola sa mešovitim signalima

Sadržaj:II Lejaut analognih modula

2.1. Specifičnosti projektovanja analognih modula2.2. Uparivanje vrednosti parametara komponenata

2.2.1. Uzroci neuparenosti2.2.2. Tehnike uparivanja2.2.3. Uparivanje MOS tranzistora2.2.4. Uparivanje kondenzatora 2.2.5. Uparivanje otpornika

2.1. Primer projektovanja integrisanog pojačavača

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 4

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanja

Osnovni postulat :Komponente od kojih se zahtevajuidentične karakteristike, moraju dase realizuju na identičan način.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 2: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 5

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaMetod:izbeći/umanjiti efekat uzroka neuparenosti:

• izbegavanje asimetričnog delovanjatehnoloških procesa,

• izbegavanje velikih gradijenata deformacija

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 6

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila vezana za:1. dimenzije komponenata2. izbor položaja i orijentacije komponenata3. podelu komponenata na identične segmente4. uvođenje lažnih komponenata

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 7

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:1. dimenzije komponenata

maske moraju da imaju iste dimenzijeveće dimenzije daju bolju uparenost

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 8

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

postaviti uparene komponente što bliže jednu drugojorijentisati ih u istom smeruvoditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 3: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 9

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

orijentisati ih u istom smeru

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 10

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

orijentisati ih u istom smeru

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 11

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

orijentisati ih u istom smeru

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

W1/L1=7.92

W2/L2=11.39

(ΔI/I)=44%

06.03.2014. 12

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

cccc1T TdTC ∇=δccccccs π Sd ∇=δ

Page 4: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 13

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 14

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 15

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Uparene komponente nikada ne treba postaviti blizu uglova čipa

Uparene komponente locirati

simetrično sa jednom od osa simetrije čipa.

06.03.2014. 16

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacijekomponenata

voditi računa o simetrijiNaprezanje se povećava sa povećanjem odnosadužina/širina. Izduženo kolo ima veće naprezanje odkola kvadratnog oblika. Težiti projektovanjulejauta kola sa kvadratnim oblikom.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 5: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 17

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetrijiOse simetrije raspodele temperature određene su pozicijom iorijentacijom komponenti snage, odnosno izvora toplote načipu.Potrebno je postaviti glavne izvore toplote što je moguće daljeod uparenih komponenti. U slučaju kada postoji samo jednakomponenta snage na čipu treba je postaviti uz jednu ivicučipa i to na jednoj od osa simetrije.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 18

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Izvor toplote: (komponenta velike snage)

06.03.2014. 19

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 20

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

voditi računa o simetriji

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 6: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 21

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:2. izbor položaja i orijentacije komponenata

Veće rastojanje od komponente snage može da sepostigne i povećanjem odnosa dužina/širina saL/W=1 na 1,3 do 1,5.

Iako izduživanje povećava naprezanje, povećanjerastojanja može da bude dominantni faktor zauparivanje sa stanovišta smanjenja gredijentatemperature.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 22

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

izabrati srednju vrednost za osnovnu komponentupreplitati segmente komponenataukrstiti segmente komponenata

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 23

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteU slučaju dva tranzistora kod kojih se zahteva odnos 1:2.Ukoliko su dužine kanala identične, tada bi širi tranzistortrebao da ima dimenziju 2W. Ako je varijacija širine ΔW, tadaće konačne dimenzije tranzistora realizovanih maskamanacrtanim u odnosu 1:2 biti (W+ΔW):(2W+ΔW)≠1:2.Treba širi tranzistor realizovati kao dva tranzistora širine W.Tada će se sistematska greška duplirati i dobiće se željeniodnos od (W+ΔW):2(W+ΔW)=1:2.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 24

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 7: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 25

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 26

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteŠta ovde nije dobro?

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 27

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 28

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteDva nova pravila:

o podeliti velike komponente na manje segmenteo za osnovnu komponentu izabrati onu koja ima

srednju vrednost u odnosu na niz vrednosti čije seuparivanje zahteva.

Ovo pravilo u skladu je i sa pravilom o veličini dimenzijakomponenata čije se uparivanje zahteva.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 8: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 29

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

Kriterijum simetričnosti: otpornici od 2R i 4R simetričnoraspoređeni oko osnovnog elementa R.

Nikada ne treba zaboraviti pravilo da uparenekomponente budu što bliže jedna drugoj.

Dobro je da svaki od otpornika bude što bliži osnovnomelementu.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 30

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 31

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteDa bi se zadržala potpuna simetrija i ostvarila gotovopodjednaka udaljenost svih otpornika od osnovnog elementaprimenjuje se tehnika preplitanja segmenata pojedinihotpornika.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 32

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 9: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 33

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteIdealna uparenost postiže se kada je rastojanje između težištajednako: dCC=0 jer je tada δs=0 i δT=0.

Lejaut kod koga se težišta uparenih komponenti poklapaju!Ovaj pristup naziva se tehnika izbora zajedničkog težišta

(Common centroid layout).

cccc1T TdTC ∇=δccccccs π Sd ∇=δ

06.03.2014. 34

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

06.03.2014. 35

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

06.03.2014. 36

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteCrtanja lejauta sa zajedničkim težištem:

identifikacija komponenata koje treba upariti.podela na segmente.da li postoji segment koji predstavlja najvećizajednički delilac.

Page 10: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 37

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmente

Voditi računa da vrednost nije suviše mala.Segmenti kod uparenih R treba da su veći od pet

kvadrata a poželjno je da sadrže najmanje deset (akose zahteva kratak segment, treba ramotriti mogućnostpovezivanja redno i paraleleno).

Kod C preporučuje se da jedan segment (osnovnikondenzator, često se naziva i jedinični) imadimenzije veće od 100 µm2.

06.03.2014. 38

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteNakon podele na segmente – rasporedSa tim ciljem dobro je poštovati četri pravila za

crtanje lejauta sa zajedničkim težištem1. Pravilo koincidencije2. Pravilo simetrije3. Pravilo disperzije4. Pravilo kompaktnosti

06.03.2014. 39

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteDvodimenzionalni lejaut sa zajedničkim

težištem

Ukršteni parcross-coupled(cross-quad)

06.03.2014. 40

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteDvodimenzionalni lejaut sa zajedničkim

težištem

Page 11: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 41

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:3. podela komponenata na identične segmenteSegmente treba postaviti tako da dobijenastruktura ima dve ili više osa simetrije koje

se seku na mestu gde se nalaze težišta uparenih komponenata.

06.03.2014. 42

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:4. uvođenje lažnih (pomoćnih) komponenata

okružiti uparene komponente identičnim lažnim (pomoćnim) strukturama

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 43

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:4. uvođenje lažnih (pomoćnih) komponenata

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

SiO2 2Polisilicijum

R1 R2 R3

d d

∆d∆d1 ∆dR1 R2 R3 ∆d1

06.03.2014. 44

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:4. uvođenje lažnih (pomoćnih) komponenata

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

R1R0 R2 R3 R0

dd d d

∆d∆d∆d1 ∆d ∆dR1R0 R2 R3 R0 ∆d1

Page 12: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 45

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:4. uvođenje lažnih (pomoćnih) komponenata

Čest je slučaj da se grupa uparenih kondenzatora ili tranzistora okružuje sa svih

strana lažnim kondenzatorima, odnosno tranzistorima.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 46

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:4. uvođenje lažnih (pomoćnih) komponenata

Lažne komponente se ne vezuju se za ostale elemente kola i ne zahtevaju kontakte.

Dobra je praksa da se vezuju za potencijale VDD ili VSS da bi se sprečio parazitni uticaj na rad ostatka kola.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 47

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila:4. uvođenje lažnih (pomoćnih) komponenata

Difundovani pomoćni otpornici ne smeju ostati nepovezani, s obzirom da postojanje difuzije na nedefinisnom potencijalu povećava mogućnost za pojavu lečapa (latchup).

Lažne kondenzatore treba uvek povezati za masu tako da obezbede elektrostatičku zaštitu za uparene kondenzatore.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

06.03.2014. 48

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila za trasiranje veza: Diferencijalni signali

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

A B

Page 13: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

06.03.2014. 49

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila za trasiranje veza: Diferencijalni signali

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

A B

A B

06.03.2014. 50

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila za trasiranje veza: Diferencijalni signali

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

A

B C

06.03.2014. 51

Lejaut analognih modula

2.2.2. Tehnike uparivanjaPravila za trasiranje veza: Diferencijalni signali

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

A

B C

2.2.2. Tehnike uparivanja

06.03.2014. 52

Lejaut analognih modula

1. Koincidencija2. Simetrija3. Disperzija4. Kompaktnost

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Ukoliko lejaut izgleda lepo – kolo će raditi lepo

Page 14: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraUparuju se ili po VGS (diferencijalni pojačavač)

ili po ID (izvor konstantne struje)

06.03.2014. 53

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2

2 GSeffD VkI = tGSGSeff VVV −=

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraUparivanje po naponu VGS

Za ID1=ID2; kada je W1/L1=W2/L2 potrebno je daVGS1=VGS2, zbog neuparenosti javiće se razlika

Razlika ΔVGS=VGS1 – VGS2 manja za veće k2 ~W2/L2 - veće dimenzije i manje struje, manje VGS1eff

06.03.2014. 54

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ−Δ=−=Δ

2121 2k

kVVVVV effGStGSGSGS

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraUparivanje po struji ID

neuparenost struja:

Razlika manja za veće VGSeff

(kontradikcija sa prethodnim) zavisi od (W1/L1)/(W2/L2) veće dimenzije - bolja uparenost

06.03.2014. 55

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ+≅

effGS

t

D

D

VV

kk

II

11

2

2

1 21

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraZavisno od funkcije tranzistora u kolu –

diferencijalni par ili strujno ogledalo –bira se vrednost VGS.

Kada se ova faza završi, stepen uparenosti tranzistora zavisiće isključivo od lejauta.

06.03.2014. 56

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Page 15: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistora

Veće tranzistore lakše je upariti od manijh zbog veće površine gejta.

Veća površina gejta smanjuje uticaj varijacija prilikom izrade.

06.03.2014. 57

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraTranzistore sa dužim kanalom je lakše upariti od

onih sa kraćim kanalom jer duži kanal smanjuje uticaj efekta modulacije kanala i varijaciju dužine linije.

Tranzistore sa istom orijentacijom lakše je upariti jer je kristalni silicijum anizotropan.

06.03.2014. 58

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraUticaj “repova” difuzije

06.03.2014. 59

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Uticaj senkeNesimetrija:D2 “vidi” S1, a D1 ništa

Nema uticaja

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistora

06.03.2014. 60

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Uticaj “repova” difuzijeNesimetrija:D2 “vidi” S1, a D1 ne

Page 16: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraVeliki tranzistori, sa velikim W/L>10, velikom širinom

kanala. Široki tranzistor podeliti na više paralelno vezanih

segmenata (smanjuje se otpornost gejta<1/gm).

06.03.2014. 61

Lejaut analognih modula

Dva segmenta

Šta je bolje?

Zašto? LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraVeliki tranzistori, W/L>10, sa velikom širinom kanala.

Široki tranzistor podeliti na više paralelno vezanih segmenata (smanjuje se otpornost gejta<1/gm).

06.03.2014. 62

Lejaut analognih modula

Tri segmenta

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraVeliki tranzistori, sa velikim W/L>10, velikom širinom

kanala. Široki tranzistor podeliti na više paralelno vezanih

segmenata (smanjuje se otpornost gejta<1/gm).

06.03.2014. 63

Lejaut analognih modula

Šest segmenata

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraRavnomerni raspored kontakata sa balkom

06.03.2014. 64

Lejaut analognih modula

Page 17: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraRavnomerni raspored kontakata sa balkom

06.03.2014. 65

Lejaut analognih modula

D

BG

BG

BG

BG

S LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraKaskodna veza

06.03.2014. 66

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraKaskodna veza

06.03.2014. 67

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraKaskodna veza

06.03.2014. 68

Lejaut analognih modula

Page 18: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraPrimena tehnike zajedničkog težištaPrimer:Treba upariti dva tranzistora (A i B) koji se sastoje od po

dva identična segmenta (M).Segmenti (M1, M2, M3 i M4) nacrtani su istim maskama i

simetrično su raspoređeni po obe ose.Usled različitih efekata kapacitivnost gejta povećava se za

ΔCox, idući s leva udesno (pretpostavka linearnog gradijenta).

IA(B)= IMi + IMj

06.03.2014. 69

Lejaut analognih modula

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraPrimena tehnike zajedničkog težišta

06.03.2014. 70

Lejaut analognih modula

MM

C C + C∆ C +2 C∆ C +3 C∆ox ox ox ox ox ox ox

MM

MM

MM1 2 3 4

Cox Cox+ΔCox Cox+2ΔCox Cox+3ΔCox

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraPrimena tehnike zajedničkog težišta

A=M1+M2; B=M3+M4

06.03.2014. 71

Lejaut analognih modula

( ) ( )( ) ( )2

43

221

5221

221

THGSoxoxnDDB

THGSoxoxnDDA

VVL

WCCIII

VVL

WCCIII

−Δ+=+=

−Δ+=+=

μ

μ

MM

C C + C∆ C +2 C∆ C +3 C∆ox ox ox ox ox ox ox

MM

MM

MM1 2 3 4

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraPrimena tehnike zajedničkog težišta

A=M1+M3; B=M2+M4

06.03.2014. 72

Lejaut analognih modula

( ) ( )( ) ( )2

42

231

4221

2221

THGSoxoxnDDB

THGSoxoxnDDA

VVL

WCCIII

VVL

WCCIII

−Δ+=+=

−Δ+=+=

μ

μ

MM

C C + C∆ C +2 C∆ C +3 C∆ox ox ox ox ox ox ox

MM

MM

MM1 2 3 4

Page 19: Integrisana kola sa mešovitim signalimaleda.elfak.ni.ac.rs/education/PAIK/predavanja/prethodna...Integrisana kola sa mešovitim signalima Sadržaj: I. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

2.2.3. Uparivanje MOS tranzistoraPrimena tehnike zajedničkog težišta

A=M1+M4; B=M2+M3

06.03.2014. 73

Lejaut analognih modula

( ) ( )( ) ( )2

42

231

3221

3221

THGSoxoxnDDB

THGSoxoxnDDA

VVL

WCCIII

VVL

WCCIII

−Δ+=+=

−Δ+=+=

μ

μ

MM

C C + C∆ C +2 C∆ C +3 C∆ox ox ox ox ox ox ox

MM

MM

MM1 2 3 4

06.03.2014. 74

Šta smo naučili? Šta se očekuje da znamo?

1. Osnovni postulat uparivanja.

1. Četiri grupe pravila za uparivanje.2. Četiri pravila crtanja lejauta sa

zajedničkim težištem.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Lejaut analognih modula

06.03.2014. 75

Šta se očekuje da znamo?

1. Položaj i orijentacija uparenih struktura.

2. Podela na identične segmente.3. Tehnika izbora zajedničkog težišta.4. Objasniti (na primeru) ukršteni par.5. Lejaut MOS tranzistora sa zajedničkim

težištem.

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Lejaut analognih modula

06.03.2014. 76

Sledeće nedeljeTehnike uparivanja R i primer (str. 100-106)Projektovanje modula sa MS (str. 187-206)

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Lejaut analognih modula