Appunti di Elettronica generale - Parte XXI

Appunti Elettronica Generale:

Libro Circuiti per la Microelettronica

di Sedra Smith

Parte XXI

I_D = V_GS/R

V_DS = V_DD - V_DR

V_O = V_DS

x V_LT V_O = V_DS = V_DD - V_LOAD

TALE RELAZIONE CI INFORMA CHE CLASSE V_DS E QUELLA V_LOAD SONO OPPOSTI x LA PRESENZA DEL SEGNO MENO NELLA RELAZIONE.

V_LOAD = 0 => V_DS = V_DD L'ORIGINE DEGLI ASSI V_LOAD DEVE CORRISPONDERE AL V_DD SULL'ASSE V_DS.

NE VIENE FUORI CHE x RICAVARE LA RETTA DI CARICO DAL PIANO I_D-V_LOAD AL PIANO I_D-V_O, RISPETTO ALLE ASSI Y E TRASLA ORIGINE DEL VALORE V_DD.

LEGGE GENERALE: QUALSIASI COSA TU INTP DI CARICO ETC, ME NE SCRIVO LA SUA CARAT. I-V RIBALTATA RISPETTO A V' = TRASLO DI V_DD. COSI OTTENGO LA CARAT. OCCUPATA CON SUCUNE DEL DSI CHE FUNGE DA INTER. POSSO OTTENERE LA SOLUZIONE DEL CIRCUITO (INTERSEZIONE DELLE CARATT.)

CARATTERISTICA DI TRASFERIMENTO DELL'INVERTER

RISPETTA LA TENSIONE D'USCITA IN FUNZIONE DI QUELLA D'INGRESSO: V_O = f(V_I).

V_I = 0 => V_GS = 0 => MOSFET INTERDETTO.

i_D = 0 => V_DS = V_DD ESS. LE INT. DELLE CARATT. X DET. L'ANDAMENTO DI QUESTA CARATT. V_O = V_H

V_I = V_GS < V_th i_D = 0 MOSFET INTERDETTO -> V_O = V_DD

V_I = V_GS > V_th + AUMENTO V_I + IL PUNTO DI FUNZIONAMENTO SI SPOSTA VERSO SINISTRA + L'USCITA SI RIDUCE.

QUANDO V_I = V_DD => V_O = V_MIN

CARATTERISTICA

LINEAR CODE: V_OH, V_OL ? USANDO LA REGOLA GENERALE: PRENDIAMO LA RETTA DI PASSA, LA RUOTIAMO DI 90 GRADI IN SENSO ANTIORARIO, RIBALTO POI RISPETTO ASSI DI.

V_OH = V_DD, V_OL = V_MIN () V_MIN < V_th

SE QUESTA DOVE SI VERIFICA QUESTO CHE ESSI RAGGIUNTI, RISPETTO V_OH AUMENTANDO V_I RISPETTO ALLA TENSAZIONE V_MIN.

IMPORTO SEMPRE V_M < V_th

Questa teoria permette di massimizzare V_out fornendo ulteriori vantaggi proprieta'. Se esist una cascola di due dispositivi.

Se sso vite V_G = V_OH con Vin < V_th.

Dispositivo spento -> poiche' V_G2 = V_min < V_th V_O2 = V_OH => i_D2 = 0 non ce' diss. di pot. statica Condizione di interruzione.

Se tale vq V_min < V_th non la coppia -> il secondo transistor non e' interdetto, avro' quindi una corrente nella serie -> sto abbassando V_OH ma anche si intende continuando di pot. statica. quindi dobbiamo garantire che il transistor si interdirei nella cond. di speg. bassa con V_min < V_th.

In queste condizioni V_OL = V_min, calcolo analiticamente, x capire come cambia l'intrus.

La soluzione grafica saranno le tre regioni di funzionamento del mosfet nel diele come nelle librerie di ingresso Reto. ... nel polarizzamento di funzionamento V_BS = V_min - V_OL = V_O che mi permettere di aspettare che l'invios causera' in regione di triode:

I_D = K_n [ (V_GS - V_th) V_DS - 1/2 V_DS² ]

=> I_D = K_n [ (V_DD - V_th) V_OL - 1/2 V_OL² ]

=> I_D ≈ K_n (V_DD - V_th) V_OL.

So che I_D = (V_DD - V_OL) / R ≈ V_DD / R

Ponendo a sistema ottenendo in prima app. il valore V_OL = V_min

=> V_OL ≈ V_DD / [R · K_n (V_DD - V_th)]

Tale relazione ci puo' consentire anche considerando l'invio in regione di forte triodo ~ come lineare -> comportamento resistivo, che presenta una conduttanza g_DS = K_n V_OV

=> Ron = 1/gds = 1/(knVov) = 1/(kn(VGS-Vth))

Ricordiamo che:

Vout = VDS Ron/(R + Ron) ? VDS Ron/R => Vout ? VDD/(R kn (VDD-Vth))

Vov = VGS - Vth

Tens. di overdrive, VGS - Vt = VDD

Vcc = VDD

Ron reset -> resistenza.

REGOLA DI BUON PROGETTO (CIRCUITO A RAPPORTO)

Vout Ron R kn (VDD - Vth) >> 1

Regola di buon progetto per un MOS con carico resistivo.

Tenendo presente tale regola possiamo avere una lettura sul piano ID-VDS, e gas. due parametri.

Se VGS-VDS, la corrente ID la posso leggere come un coefficiente che dipende dalla regione di funzionamento (regione lineare o saturazione) => I pull-down = 1/2 kn(VGS-Vth)²

Rassorbe corrente quando la rete di pull-down.

Pull-up statico = VDD/R

L'area evidenziata si legge come la corrente che fornisce la resistenza in corrispondenza di una certa tensione di uscita.

Irc condizionata => Iout up = I pull-down poiche' nei due funzionamenti in uscita ci troviamo che trova la condizione di funzionamento corrisponde a dire che la tensione di uscita si regola a quel valore tale da rendere le due correnti uguali.

LA REGOLA DI BUON PROGETTO MI PERMETTE:

I_pul-down,max / I_pull-up,max = 1/2 K_nR(V_DD-V_tN)²/V_DD = 1/2 K_nR(V_DD-V_tN)(1-V_tN/V_DD)

I_pul-down,max / I_pull-up,max > 1

SE VOGLIO OTTIMIZZARE V_OL X AVERE IL VALORE + PICCOLO POSSIBILE

IN UNO CIRCUITO A REAZIONE LA PORTA DI PULL-DOWN DEVE ESSERE IN GRADO DI PORTARE IN CONDIZIONI ESTREME, UNA CORRENTE CHE E' VERO PIU' GRANDE RISPETTO ALLA MASSIMA CORRENTE CHE PUO' PORTARE LA RETE DI PULL-UP. SE QUESTO E' VERO NE ANDRA' CHE QUANDO ENTRANO LE RETI SONO ATTIVE, LA RETE CHE ANDRA' A VINCERE SARA' QUELLA CHE HA LA CORRENTE + GRANDE. INTUITIVAMENTE A RAPPOLTO SARA' PURE QUELLA CHE QUANDO LA RETE DI PULL-DOWN SI ATTIVA, QUESTA DEVE VINCERE X PORTARE L'USCITA BASSA TANTO PIU' VINCE LA RETE DI PULL-DOWN, TANTO PIU' E' MASSIMA LA CORRENTE USCITA CHE PUO' PORTARE LA RETE DI PULL-DOWN RISPETTO A QUELLA DI PULL-UP.

TEMPO DI PROPAGAZIONE E POTENZA DISSIPATA NELLA RETE CON CARICO RESISTIVO NELLE LOGICHE A RAPPORTO QUESTI DUE PARAMETRI DIPENDONO DAL VALORE DELLA RETE DI PULL-UP.

t_p = 0,35RC

P_d = V_DD²/2R

R DETERMINA UN TRADE-OFF PERFETTO TRA I DUE PARAMETRI

SELEZ. R, NON MI RESTA PIU' CHE IMPORRE LA REGOLA DI BUON RIPORTO SU VOL

V_OL = V_DD / R K_n(V_DD-V_tN) = V_OL^* VOL SCEGLIETA CHE SODDISFICA

• V_DD ASS.
• V_tN ASS.
• R DETERMINA CON IL TRADE-OFF
• DIMENSIONE K_n = K_nW/L DA SEGUIRE:
• PER OTTENERE V_OL PIU' BASSA, SCELGO:
• L = L_MIN = MINIMUM FEATURE SIZE
• W = PI GRANDE IN RELAZIONE ALLA SCELTA DI L_MIN. NON POSSO ANDARE OLTRE A UN VALORE MINIMO DELLA TECNOLOGIA, LA + PICCOLA POSSIBILE DA SELEZIONARE.