2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor CMOS inverter og DC karakteristikk CMOS inverter:

Presentasjon om: "2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor CMOS inverter og DC karakteristikk CMOS inverter:"— Utskrift av presentasjonen:

1 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor CMOS inverter og DC karakteristikk CMOS inverter:

2 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor pMOS transistor: nMOS transistor: AVLineærMetning V gsn < V tn V gsn > V tn V inn < V tn V inn > V tn V dsn < V gsn - V tn V dsn > V gsn - V tn V ut < V inn - V tn V ut > V inn - V tn AVLineærMetning V sgp < |V tp| V sgp > |V tp| V inn > V DD +V tp V inn < V DD +V tp V sdp < V dsat V sdp > V dsat V sdp < V sgp - |V tp| V sdp > V sgp - |V tp| -V ut < V tp - V inn -V ut > V tp - V inn V ut > V inn - V tp V ut < V inn - V tp

3 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Område A: PÅ, lineær AV

4 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Område B: PÅ, lineær PÅ, metning

5 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Område C: PÅ, metning

6 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Område D: PÅ, metning PÅ, lineær

7 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Område E: PÅ, lineær AV

8 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Inverter transisjon: I områdene B, C og D er begge transistorene PÅ, slik at det går en strøm mellom spenningsforsyningene.

9 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Oppgave 2.14 Petter Fallgruve tilbyr lisens på sin nye patenterte ikke-inverterende buffer som er vist i figuren under. Hvordan vil DC karakteristikken til denne kretsen se ut? Hvorfor representerer dette en dårlig ide? Source Drain

10 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Transistorstørrelser

11 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Oppgave Anta en ideel nMOS transistor i en 350nm CMOS prosess. Bruk matlab og lag et plott som viser DC karakteristikk for en inverter med  p  n,  p =  n og  p = 5  n.

12 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Støymargin Høyeste inngang tolkes som 0. Høyeste utgang defineres som 0. Laveste inngang tolkes som 1. Laveste utgang defineres som 1.

13 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Oppgave 2.17 Finn støymarginen for en CMOS inverter ved å bruke analytiske utrykk for utgangsspenning som funksjon av inngangsspenning. Anta at spenningsforsyningen er V DD = 3.0V og V tn = -V tp = V t = 0.5V, og  n =  p. Ser på V ut som funksjon av V in : Deriverer og setter lik -1: Finner V OH :

14 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

15 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Kanalforkortning (kanallengdemodulasjon) Liten V gd (som indirekte gir stor V ds ) betyr at det ikke dannes kanal ved drain siden. En høy drain spenning vil skyve kanalen mot source siden: Den effektive kanallengden vil bli mindre enn nominell (tegnet) lengde: Dette betyr at strømmen vil stige for økende V ds i metning og kan modelleres som:

16 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

17 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Invertere med statisk last Motstand: Strømkilde:

18 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Pseudo nMOS inverter Strømforbruk:

19 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Oppgave Finn et analytisk uttrykk for V ut som funksjon av V tn, V tp,  n og  p for en pseudo-nMOS inverter. Anta at inngangsspenningen er lik VDD. Dette gir løsningen:

20 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Body effekt Modell: der:

21 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Oppgave 2.6 Anta en nMOS transistor i en 0.6  prosess med en gateoksid tykkelse på 100Å. Anta at dopenivået er N A =2xe17/cm og at nominell terskelspenning er 0.7V. Anta at substratet er jordet. Hva blir endringen i terskelspenningen ved romtemperatur når source økes fra 0V til 4V? 3 Overflatepotensialet:c Oksidkapasitans: Bodyeffektparameter: Effektiv terskelspenning: Endring i terskelspenning: 0.96V

22 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Pass transistor DC karakteristikk Terskelfall:

23 2008 INF3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor Oppgave 2.21