Laste ned presentasjonen
1
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Transistor som bryter CMOS står for Complementary Metal On Semiconductor. I CMOS teknologi er det to komplementære transistorer, pMOS og nMOS. Logisk 0 = gnd (VSS) Logisk 1 = VDD s = source g = gate d = drain AV PÅ PÅ AV Source terminal for en pMOS transistor har høyere spenning enn drain terminal. MOS transistorer er bidireksjonale, dvs. source og drain kan bytte plass. Source terminal for en nMOS transistor har lavere spenning enn drain terminal. Mikroelektronikk er integrert teknologi i mikro størrelse, dvs. lengden på transistorer. Nanoelektronikk kan være integrert teknologi i nano størrelse, som i praksis betyr at transistorlengden er mindre enn 100 nano meter. INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
2
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
CMOS inverter INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
3
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Opptrekk og nedtrekk Parallell/serie Serie/parallell INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
4
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
NAND port Boolsk funksjon: Symbol: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
5
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Kombinatorisk logikk Opprekk AV Opptrekk PÅ Nedtrekk AV Nedtrekk PÅ Z 1 X Serie: Parallell: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
6
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
NOR port Boolsk funksjon: Symbol: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
7
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Oppgave 1.3 Tegn en CMOS 4-inngangs NOR port på transistornivå. Boolsk funksjon: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
8
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Komplementær logikk Eksempel: Nedtrekk: Opptrekk: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
9
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Oppgave 1.4 Gitt funksjonen , tegn transistorskjema for porten i komplementær CMOS. Nedtrekk: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
10
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Oppgave 1.5 Gitt funksjonen , tegn transistorskjema for porten i komplementær CMOS. Nedtrekk: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
11
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Oppgave 1.6 Gitt funksjonen , tegn transistorskjema for porten i komplementær CMOS. Nedtrekk: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
12
Passtransistorer og transmisjonsport
nMOS passtransistor: Transmisjonsport: pMOS passtransistor: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
13
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Tristate Tristate buffer symboler: Tristate inverter: Sannhetstabell: EN/EN A Y 0/1 Z 1 1/0 INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
14
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Multipleksere Sannhetstabell: Inverterende 2-inngangs multiplekser: S/S D1 D0 Y 0/1 X 1 1/0 Enkel implementasjon: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
15
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Forenklet inverterende 2-inngangs multiplekser: 4:1 multipleksere: Symbol: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
16
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Oppgave 1.7 Tegn skjematikk på transistornivå for følgende funksjoner. Du kan anta at du også har inverterte signaler tilgjengelig. En 2:4 dekoder definert ved A1 A0 NAND NOR 1 Løsningsforslag: Vi ønsker å bruke NAND porter og invertere. INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
17
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Oppgave 1.7 forts. Tegn skjematikk på transistornivå for følgende funksjoner. Du kan anta at du også har inverterte signaler tilgjengelig. En 3:2 dekoder definert ved Løsningsforslag: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
18
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Eksamensoppgave (2005) Gitt funksjonen Tegn et transistorskjema (sjematikk) i komplementær CMOS for funksjonen. Løsningsforslag: Nedtrekk: A i serie med B. C i serie med D. AB i parallell med CD. (AB+CD) i serie med E. AB CD AB+CD (AB+CD)E INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
19
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Latcher 2:1 multiplekser Positiv nivåfølsom latch INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
20
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Timing: Symbol: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
21
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Vipper Timing: Positiv kantfølsom D vippe: Implementasjon: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
22
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Timing problemer: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
23
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Dvippe med tofase ikkeoverlappende klokker: Symbol: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
24
MOS transistor i tverrsnitt
Halvleder Silisum: pn overgang: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
25
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Transistor tverrsnitt: nMOS transistor pMOS transistor INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
26
Tverrsnitt av CMOS inverter
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
27
Akkumulasjon, deplesjon og inversjon
Under gaten: Deplesjon: Akkumulasjon: Inversjon: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
28
Enkel beskrivelse av MOS transistor
Ubiasert: Lineært område: Biasert: Lineært område Metning INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
29
Enkel MOS transistor modell
AV (cut off): Vgs < Vt, som betyr at gate source spenningen ikke er tilstrekkelig til at det blir dannet kanal. Ids = 0. PÅ, lineært område: Vgs > Vt og 0 < Vds < Vgs –Vt, som betyr at det er dannet kanal som strekker seg fra drain til source. Transistoren er i det lineære området. PÅ, metning: Vgs > Vt og Vds > Vgs –Vt, som betyr at det er dannet kanal på source siden, men ikke på drain siden. Transistoren er i metning. INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
30
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Enkel transistor modell: Ved kanal, vil gjennomsnittelig spenning over gate kapasitansen være: Gate kapasitansen er avhengig av arealet (kanalen), tykkelsen på det isolerende laget tox og permitiviteten til det isolerende laget: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
31
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
S mellom drain og source kan uttrykkes som den totale mengde ladning i kanalen dividert på tiden som behøves for å krysse kanalen: Gjennomsnittelig hastighet n til ladningsbærere i kanalen vil bli bestemt av det elektriske feltet E over kanalen og ladningsbærernes mobilitet m: Det elektriske feltet er avhengig av spenningen over kanalen Vds og kanalens lengde L: Tiden det tar for en ladningsbærer å krysse kanalen er gitt av kanalens lengde og ladningsbærernes hastighet: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
32
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
I det lineære området kan vi modellere strømmen tilsvarende en motstand: Dette gir modell for motstand: Vi ser først på konduktans: Som kan forenkles til: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
33
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
I metning vil spenningen over kanalen være begrenset til den spenningen som er tilstrekkelig for å danne kanal på drain siden: Vi setter inn for Vgc og Vds = Vdsat i transistor modellen: Vi kan finne gjennomsnittelig spenningen over kapasitansen i metning ved å erstatte Vds med Vdsat: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
34
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Transistormodellen: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
35
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
pMOS transistormodell: Drain Source INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
36
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
I-V karakteristikker INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
37
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Oppgave Gitt en nMOS transistor i en 180nm CMOS prosess med bredde W lik 0.36mm og lengde L lik 0.18mm. Anta at tykkelsen på tynnoksid tox =50Å og at mobiliteten m = 200cm / Vs. Beregn b og gatekapasitans for transistoren: 2 Cox: b: Cg: INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
38
INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Eksamensoppgave 2005 Gitt enkle transistor modeller for nMOS transistor, skisser strøm som funksjon av Vgs for ulike Vds spenninger. Marker terskelspenning, lineært område og metning på skissen. Terskelspenning Vt Lineært område Metning INF3400/4400 våren 2007 Grunnleggende digital CMOS
Liknende presentasjoner
© 2024 SlidePlayer.no Inc.
All rights reserved.