Formulario elettronica digitale

GS DD DD TN

−

2 2

= =

( − ) ( − )

Triodo V costante (se completa, inizia a V – V e finisce a V ):

GS DD TN OL max

2( − ) −

=

( − ) 2( − ) −

2( − ) −

=

( − )

Complessivo per V = V :

= + GS DD

2 1 2( − )−

= +

( − ) − 2

Con transitorio esaurito al 90% si ha V = V =0.1V quindi:

DSfin OLmax DD

2 1 2( − ) − 0,1

= +

( − ) − 2 0,1

CARICA ATTRAVERSO P-MOSn a V -V costante

- GS TP

Saturazione V costante (se completa, inizia a -V e finisce a -V – V ):

GS DD DD TP

−

2 2 −

= =

( − ) ( − )

Triodo V costante (se completa, inizia a -V –V e finisce a V – V :

GS DD TP OH min DD)

2( + ) −

=

( + ) 2( + ) −

Complessivo per V = V :

= + GS DD

2 − 1 2( + ) − ( − )

= +

( + ) + 2 ( − )

Con transitorio esaurito al 90% si ha V = V - V = 0.9V - V = 0.1V quindi:

DSfin OHmin DD DD DD DD

2 − 1 2( + ) − 0,1 )

= +

( + ) + 2 0,1

In generale per e valgono le seguenti semplificazioni:

| |

2

=

2

=

e | |

1 1 2(1 − ) − 0,1

() = + ln , = =

1− 1− 2 0,1

In cui si hanno i seguenti VALORI COMUNI DI F

| | . ∧ .

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 0.8

| | . ∧ .

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 0.748

| | ∧ .

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 0.63

Transitori a NON costante

SCARICA ATTRAVERSO P-MOSn a V e V costanti

- GD TP

Saturazione − > → >

2 1 1

=− −

− −

Triodo − < → <

2( − ) −

=

( − ) 2( − ) −

Con transitorio esaurito al 90% si ha V = V - V = 0.9V - V = 0.1V quindi:

DSfin OHmin DD DD DD DD

2( + ) − 0.1

=

( + ) 0.1

CARICA ATTRAVERSO MOSn a V e V costanti

- GD TP

Saturazione − < → <

2 1 1

=− −

− −

Triodo − > → >

2( − ) −

=

( − ) 2( − ) −

CARICA ATTRAVERSO NMOS SEMPRE SATURO (enhancement)

-

cala nel tempo e

≡ → ≡

Quindi sempre saturo

> −

[ ] [ ]

= − = − −

In generale vale

= −

− −

= −

− − − −

Poiché il transistore è sempre carico, si ha > ( → ∞ = )

Per questo sempre, non si può scegliere un tempo per cui si annulla

≠ 0

- Si può scegliere ad esempio = + 0.1 =

In questo caso il tempo risulta

≅ ∙

Una problematica è la perdita di soglia: = −

Per quanto riguarda , bisogna eguagliare le formule della corrente del NMOS sempre saturo con l’altro

NMOS.

Se si sceglie il transitorio di carica esaurito al 90% dell’escursione si ha

=

= + . ( − )

CARICA ATTRAVERSO NMOS DEPLETION

- ( )

< = → − = − =

Saturazione: ≥ − = | |

− | |

−

= =

| |

( )

−

(− )

= =

2

Lineare: ≤ | |

Ponendo | |, ()

= = 0,1 | |

| | | − . | − .

=

|

| | . | − | | .

Quindi |

− | | | − .

= +

| | .

Potenza dissipata statica:

| |

=

- CARICA ATTRAVERSO PSEUDO N-MOS

Non si spegne mai, in quanto è sicuramente sempre minore della soglia

= −

=

Durante la prima parte della carica (in saturazione) la corrente rimane costante e NON

c’è effetto body perché il bulk è collegato al source

(

= − | |)

- tempo di salita: 2 1

=

Trascurando la corrente del pMOS vale )

2 1 1 2( − − 0,1

= , = + ln

− − 2 0,1

La potenza dissipata statica vale

= ( − )

2

Soglia logica

- pMOS è sicuramente lineare, infatti

− = − − < = − → > −

- rete PDN è sicuramente satura, infatti:

− = − < =

Eguagliando le due correnti

[2(− ]

)( ) ( ) ( )

− − − − = −

2 2

si ottiene | |] | |)

( (

+ 1) − 2[ + + − + 2 = 0, = ( )/( )

due risultati va scartato il valore <

TRANSISTORI IN SERIE E IN PARALLELO

Transistori in parallelo = + + ⋯+

Transistori in serie = ⋯

POTENZA DISSIPATA

 Statica:

= =

. +

NB: nelle logiche a rapporto si consuma P statica solo quando l’uscita è bassa!!

 Dinamica: = ( − )

. →

NB: devi valutare fra quali estremi varia la tensione e quali nodi commutano: ad esempio, nella carica con

nMOS varia da 0 a V - V

DD TN

Caso particolare: se il processo varia da 0 a VDD allora

=

. →

 Di Cortocircuito: =

TENSIONE DI SOGLIA LOGICA

Per definizione, rappresenta il valore tale che, posto all’ingresso, risulta uguale anche in uscita:

= =

In generale, si calcola imponendo = , =

Nel caso particolare in cui sia Mn che Mp si trovino in saturazione, si ricava:

| |)

( − +

= ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 2

1+

Invertitori simmetrici

Se si impone

= | |

=

Altrimenti, si impone =

LOGICHE FULLY CMOS

- N-MOS sono attivi se l’ingresso è un “1” logico, e se PDN conduce l’uscita è bassa, ossia

)

( , , … = → = = ( , , … )

- P-MOS sono attivi se l’ingresso è uno “0” logico, e se PUN conduce l’uscita è alta, ossia

, , … = → = , , … = ( , , … )



Inoltre vengono costruiti in maniera complementare uno all’altro dove c’è un parallelo alla PDN c’è una

serie alla PUN

CATENE DI INVERTITORI CMOS

- invertitori uguali

(

= + ), =

Considerando due invertitori uguali tra loro, il tempo di carica (o

scarica) risulta + 1 2 1 2 1

= = +

2 2

Se | |

= → = = 1 1

= +

Se = → = = (

+ )

=

- 

invertitori diversi il primo guida una capacità più grande

L’invertitore più piccolo riesce a caricare quello maggiore in:

= =