Upload
buitruc
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 1
CAPÍTULO 3INVERSOR CMOS
Baseado nos slides de Peter CheungDepartment of Electrical & Electronic Engineering
Imperial College London
Oscar C. Gouveia FilhoDepartamento de Engenharia Elétrica
UFPR
URL: www.eletrica.ufpr.br/ogouveiaE-mail: [email protected]
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 2
OBJETIVOS
1. Compreender o funcionamento do inversor CMOS
2. Identificar os parâmetros fundamentais do inversor CMOS
3. Analisar e dimensionar inversores CMOS
4. Simulação elétrica e caracterização de inversores
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 4
NÍVEIS LÓGICOS
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 20,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
VIN (V)
VO
UT
(V
)
VIL V
IH V
IL V
IH
VOH
VOL
VM
Inclinação = -1
Inclinação = -1
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 6
Fan-In e Fan-Out
Número de entradas ligadas a uma porta
lógica
Número de portas ligadas à saída de uma porta lógica
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 9
DISSIPAÇÃO DE POTÊNCIA
Pmax=V DD∗I DDPotência máxima
Potência média Pmed=1T∫0
T
p t dt=V DD
T ∫0
T
iDD t dt
Produto Potência-Atraso (Power-Delay Product)• energia por operação de chaveamento
PDP=Pmed∗t p
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 12
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 20,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
VIN (V)
VO
UT
(V
)
VM
Determinação de VM
Ambos transistores saturados
kn
2V M−V tn
2=
k p
2V DD−V M−∣V tp∣
2
V M=r V DD−∣V tp∣V t
1r
onde r= k p
kn
k n p=k 'n p WLn p
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 13
Determinação de VIL e V
IH
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 20,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
VIN (V)
VO
UT
(V
)
VIL V
IH
Inclinação = -1
Inclinação = -1
dV OUT
dV I
=−1
Calcular o ganho do inversor e igaualar à unidade. Observar as regiões de operação dos transistores.
TE 130 CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS 16
ATRASO DE PROPAGAÇÃO
VDD
Vout
Vin = VDD
CLIav
tpHL = CL Vswing/2
Iav
CL
kn VDD
~
Do mesmo modo para tpLH
t pLH=C L
K pV DD