|
Проектирование лог ключа в МОП базисе с квазилинейной нагрузкой МСХТ
Содержание.
Техническое
задание.......................................................................................................................... 3
Логический
ключ с квазилинейной нагрузкой................................................................................ 4
Минимизация
логической функции в nМОП-базисе...................................................................... 7
Электрическая
схема в nМОП-базисе............................................................................................... 7
Методика
расчета параметров компонентов nМОП ключа............................................................ 8
Программа
расчета параметров ключа SOLVE.PAS..................................................................... 11
Результат
работы программы SOLVE.PAS.................................................................................... 13
Программы
анализа схемы в среде PSPICE................................................................................... 14
Передаточная
характеристика......................................................................................................... 15
Переходная
характеристика............................................................................................................. 16
Определение
параметров логического ключа по графическим характеристикам...................... 17
Технологический
маршрут изготовления простейшего МДП-вентиля
с самосовмещенным затвором........................................................................................................ 18
Топологическое
проектирование.................................................................................................... 19
Заключение....................................................................................................................................... 20
Литература........................................................................................................................................ 21
Program
SOLVE;
const
U1 :
Real=(6.0); { В }
U0 :
Real=(0.8); { В }
Upu :
Real=(0.5); { В }
P :
Real=(0.4); { мВт }
n :
Real=(0.3); { коэффициент влияния
подложки }
dok :
Real=(50); { нм }
eok :
Real=(4);
e0 :
Real=(8.85e-12); { Ф/м }
un :
Real=(500); { см2/Вс }
xj :
Real=(0.7); { мкм }
cn :
Real=(1); { пФ }
lamda :
Real=(2); { мкм }
var
I0, Uin :
real;
Wn, Ln, Wk, Lk : real;
Kn, Kk, Kyd : real;
A, B, C, K :
real;
Up, Unop0, U3 : real;
Uv1, Uv2, Uv : real;
procedure
WL(a:real;var W,L:Real); { процедура
нахождения W и L }
begin
if a<1 then
begin
W:=2*lamda;L:=round(W/a);
end
else
begin
L:=2*lamda;W:=round(L*a);
end;
end;
begin
Up:=U1;writeln('Напряжение источника
питания Uип=',Up:3:3,' В');
Uin:=U1;writeln('Входное напряжение ключа
Uвх=',Uin:3:3,' В');
Unop0:=U0+Upu;
writeln('Пороговое напряжение транзисторов
Uпор0=',Unop0:3:3,' В');
I0:=2*P*1e-3/Up;
writeln('Максимальный ток лог.
"0" Io=',I0*1e6:3:6,' мкА');
U3:=Up*(1+n)+Unop0;write('Напряжение на
затворе Uз > ',U3:3:3,' В');
U3:=round(U3)+1;writeln(', принимаем
Uз=',U3:3:3,' В');
K:=U0*(2*(Uin-Unop0)-U0*(1+n))/((Up-U0)*(2*(U3-Unop0)-(Up+U0)*(1+n)));
writeln('Отношение крутизн Kн/Kк=',K:3:6);
A:=(1+n)*(2+K);
B:=2*(2*(Uin-Unop0)+K*(U3-Unop0));
C:=Up*K*(2*(U3-Unop0)-Up*(1+n));
writeln('Коэффициенты в квадратном
уравнении для расчета U'':');
writeln('A=',A:3:6,'; B=',B:3:6,';
C=',C:3:6,';');
Uv1:=(B-sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
Uv2:=(B+sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
if Uv1<U0 then Uv:=Uv1 else Uv:=Uv2;
write('Решения квадратного уравнения [В]:
U''(1,2)=(');
writeln(Uv1:3:3,',',Uv2:3:3,') <
',U0:3:3,' =>> U''=',Uv:3:3);
Kn:=2*I0/((Up-Uv)*(2*(U3-Unop0)-(Up+Uv)*(1+n)));
Kk:=I0/(Uv*(2*(Uin-Unop0)-Uv*(1+n)));
Kyd:=un*1e-4*eok*e0/(dok*1e-9);
write('Рассчитанные крутизны [мкB/A2]:
Kуд=',Kyd*1e6:3:3);
writeln('; Kн=',Kn*1e6:3:6,';
Kк=',Kk*1e6:3:6,';');
WL(Kn/Kyd,Wn,Ln);
WL(Kk/Kyd,Wk,Lk);
write('Округленные значения размеров
канала [мкм]: Wн=',Wn:3:1);
writeln(', Lн=',Ln:3:1,'; Wк=',Wk:3:1,',
Lк=',Lk:3:1,';');
write('*** Пересчет параметров с учетом
округленных ');
writeln('значений ширины и длины канала
***');
Kn:=Kyd*Wn/Ln;
Kk:=Kyd*Wk/Lk;
write('Значения крутизн [мкB/A2]: ');
writeln('Kн=',Kn*1e6:3:6,';
Kк=',Kk*1e6:3:6,';');
K:=Kn/Kk;
writeln('Отношение крутизн Kн/Kк=',K:3:6);
A:=(1+n)*(1+K);
B:=2*(Uin-Unop0+K*(U3-Unop0));
C:=Up*K*(2*(U3-Unop0)-Up*(1+n));
writeln('Коэффициенты в квадратном
уравнении для расчета Uo:');
writeln('A=',A:3:6,'; B=',B:3:6,';
C=',C:3:6,';');
Uv1:=(B-sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
Uv2:=(B+sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
if Uv1<Uv2 then Uv:=Uv1 else Uv:=Uv2;
writeln('Рассчитанное значение уровня лог.
"0" Uo=',Uv:3:3,' В');
A:=(1+n)*(2+K);
B:=2*(2*(Uin-Unop0)+K*(U3-Unop0));
C:=Up*K*(2*(U3-Unop0)-Up*(1+n));
writeln('Коэффициенты в квадратном
уравнении для расчета U'':');
writeln('A=',A:3:6,'; B=',B:3:6,';
C=',C:3:6,';');
Uv1:=(B-sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
Uv2:=(B+sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
if Uv1<Uv2 then Uv:=Uv1 else Uv:=Uv2;
writeln('Перерассчитанное значение
U''=',Uv:3:3,' В');
I0:=Kk*(Uv*(2*(Uin-Unop0)-Uv*(1+n)));
writeln('Заново рассчитанный MAX ток лог.
"0" Io=',I0*1e6:3:6,' мкА');
P:=Up*I0/2;
write('Максимальная мощность потребления
ЛЭ P=');
writeln(P*1e3:3:6,' мВт');
end.
Результат работы программы SOLVE.PAS.
Напряжение источника питания Uип=6.000 В
Входное напряжение ключа Uвх=6.000 В
Пороговое напряжение транзисторов Uпор0=1.300 В
Максимальный ток лог. "0" Io=133.333333 мкА
Напряжение на затворе Uз > 9.100 В, принимаем Uз=10.000 В
Отношение крутизн Kн/Kк=0.150252
Коэффициенты в квадратном уравнении для расчета U':
A=2.795327; B=21.414378; C=8.654493;
Решения квадратного уравнения [В]:
U'(1,2)=(0.428,7.233) < 0.800 =>> U'=0.428
Рассчитанные крутизны [мкB/A2]:
Kуд=35.400; Kн=5.292064; Kк=35.221348;
Округленные значения размеров канала [мкм]:
Wн=4.0, Lн=27.0; Wк=4.0, Lк=4.0;
*** Пересчет параметров с учетом округленных значений
ширины и длины канала ***
Значения крутизн [мкB/A2]: Kн=5.244444; Kк=35.400000;
Отношение крутизн Kн/Kк=0.148148
Коэффициенты в квадратном уравнении для расчета Uo:
A=1.492593; B=11.977778; C=8.533333;
Рассчитанное значение уровня лог. "0" Uo=0.790 В
Коэффициенты в квадратном уравнении для расчета U':
A=2.792593; B=21.377778; C=8.533333;
Перерассчитанное значение U'=0.422 В
Заново рассчитанный MAX ток лог. "0" Io=132.371876 мкА
Средняя потребляемая мощность ЛЭ P=0.397116 мВт
Программа расчета параметров ключа SOLVE.PAS.
Program SOLVE;
const
U1 :
Real=(6.0); {В}
U0 :
Real=(0.8); {В}
Upu :
Real=(0.5); {В}
P :
Real=(0.4); {мВт}
n :
Real=(0.3); { коэффициент влияния подложки
}
dok :
Real=(50); {нм}
eok :
Real=(4);
e0 :
Real=(8.85e-12); {Ф/м}
un :
Real=(500); {см2/Вс}
xj :
Real=(0.7); {мкм}
cn :
Real=(1); {пФ}
lamda: Real=(2); {мкм}
var
I0, Uin :
real;
Wn, Ln, Wk, Lk : real;
Kn, Kk, Kyd :
real;
A, B, C, K :
real;
Up, Unop0, U3 : real;
Uv1, Uv2, Uv : real;
procedure
WL(a:real;var W,L:Real); { процедура
нахождения W и L }
begin
if a<1 then
begin
W:=2*lamda;L:=round(W/a);
end
else
begin
L:=2*lamda;W:=round(L*a);
end;
end;
begin
Up:=U1;
writeln('Напряжение источника питания
Uип=',Up:3:3,' В');
Uin:=U1;
writeln('Входное напряжение ключа
Uвх=',Uin:3:3,' В');
Unop0:=U0+Upu;
write('Пороговое напряжение транзисторов
Uпор0=');
writeln(Unop0:3:3,' В');
I0:=2*P*1e-3/Up;
writeln('Максимальный ток лог.
"0" Io=',I0*1e6:3:6,' мкА');
U3:=Up*(1+n)+Unop0;
write('Напряжение на затворе Uз >
',U3:3:3,' В');
U3:=round(U3)+1;writeln(', принимаем
Uз=',U3:3:3,' В');
K:=U0*(2*(Uin-Unop0)-U0*(1+n));
K:=K/((Up-U0)*(2*(U3-Unop0)-(Up+U0)*(1+n)));
writeln('Отношение крутизн Kн/Kк=',K:3:6);
A:=(1+n)*(2+K);
B:=2*(2*(Uin-Unop0)+K*(U3-Unop0));
C:=Up*K*(2*(U3-Unop0)-Up*(1+n));
writeln('Коэффициенты
в квадратном уравнении для расчета U'':');
writeln('A=',A:3:6,'; B=',B:3:6,';
C=',C:3:6,';');
Uv1:=(B-sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
Uv2:=(B+sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
if Uv1<U0 then Uv:=Uv1 else Uv:=Uv2;
write('Решения квадратного уравнения [В]:
U''(1,2)=(');
writeln(Uv1:3:3,',',Uv2:3:3,') <
',U0:3:3,' =>> U''=',Uv:3:3);
Kn:=2*I0/((Up-Uv)*(2*(U3-Unop0)-(Up+Uv)*(1+n)));
Kk:=I0/(Uv*(2*(Uin-Unop0)-Uv*(1+n)));
Kyd:=un*1e-4*eok*e0/(dok*1e-9);
write('Рассчитанные крутизны [мкB/A2]:
Kуд=',Kyd*1e6:3:3);
writeln('; Kн=',Kn*1e6:3:6,';
Kк=',Kk*1e6:3:6,';');
WL(Kn/Kyd,Wn,Ln);WL(Kk/Kyd,Wk,Lk);
write('Округленные
значения размеров канала [мкм]: Wн=',Wn:3:1);
writeln(', Lн=',Ln:3:1,'; Wк=',Wk:3:1,',
Lк=',Lk:3:1,';');
write('*** Пересчет параметров с учетом
округленных ');
writeln('значений ширины и длины канала
***');
Kn:=Kyd*Wn/Ln;Kk:=Kyd*Wk/Lk;
write('Значения крутизн [мкB/A2]: ');
writeln('Kн=',Kn*1e6:3:6,';
Kк=',Kk*1e6:3:6,';');
K:=Kn/Kk;writeln('Отношение крутизн
Kн/Kк=',K:3:6);
A:=(1+n)*(1+K);
B:=2*(Uin-Unop0+K*(U3-Unop0));
C:=Up*K*(2*(U3-Unop0)-Up*(1+n));
writeln('Коэффициенты
в квадратном уравнении для расчета Uo:');
writeln('A=',A:3:6,'; B=',B:3:6,';
C=',C:3:6,';');
Uv1:=(B-sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
Uv2:=(B+sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
if Uv1<Uv2 then Uv:=Uv1 else Uv:=Uv2;
writeln('Рассчитанное
значение уровня лог. "0" Uo=',Uv:3:3,' В');
A:=(1+n)*(2+K);
B:=2*(2*(Uin-Unop0)+K*(U3-Unop0));
C:=Up*K*(2*(U3-Unop0)-Up*(1+n));
writeln('Коэффициенты
в квадратном уравнении для расчета U'':');
writeln('A=',A:3:6,'; B=',B:3:6,';
C=',C:3:6,';');
Uv1:=(B-sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
Uv2:=(B+sqrt(sqr(B)-4*A*C))/(2*A);
if Uv1<Uv2 then Uv:=Uv1 else Uv:=Uv2;
writeln('Перерассчитанное значение
U''=',Uv:3:3,' В');
I0:=Kk*(Uv*(2*(Uin-Unop0)-Uv*(1+n)));
write('Заново рассчитанный MAX ток лог.
"0" Io=');
writeln(I0*1e6:3:6,' мкА');
P:=Up*I0/2;
write('Средняя потребляемая мощность ЛЭ
P=');
writeln(P*1e3:3:6,' мВт');
end.
Московский Государственный Институт Электронной
Техники
технический университет
Кафедра ФТИМС
Курсовой проект
Проектирование логического элемента
в nМОП-базисе.
Выполнил
студент гр. МТ-42 Гаврилов А. В.
Приняла
Миндеева А. А.
Москва 1995г.
Технологический маршрут изготовления простейшего
МДПвентиля с самосовмещенным
затвором. 1. Выращивание тонкого подзатворного диэлектрика. 2. Создание p+-охраны. 3. Локальное окисление. 4. Формирование поликремниевого затвора. 5. Ионное n+-легирование через тонкий диэлектрик. 6. Нанесение ФСС и вскрытие контактных окон. 7. Металлизация алюминием. 8. Пассивация.
Логический ключ с квазилинейной нагрузкой.
Электрическая схема ключа:
В логическом ключе с квазилинейной нагрузкой, нагрузочный
транзистор должен работать в крутой области. Поэтому на работу такого ключа
накладывается условие:
,
где
Тогда при подстановке этих значений в условие, а также после
преобразования неравенства, получим:
при этом напряжение смещения затвора нагрузочного
транзистора стараются брать не очень большим. Ток протекающий через нагрузочный
транзистор описывается выражением:
Для простоты анализа схемы, будем предполагать, что
,
т. е. транзистор работает на границе между крутой и пологой
областями. При этом допущении ток нагрузочного транзистора преобразуется в выражение:
Также для простоты будем считать, что
Совместная ВАХ ключа показана на рис.1. Чтобы построить
передаточную характеристику логического ключа, необходимо разобрать работу
ключа в трех характерных точках (областях) ВАХ.
1.
В этой области ключевой транзистор закрыт, значит
напряжение на выходе равно уровню логической 1
.
2.
Ток протекающий через нагрузочный транзистор равен
току ключевого транзистора работающего в пологой области:
, при .
Тогда зависимость выходного напряжения от входного,
определяется как
и является линейной
зависимостью.
Напряжение между второй и третьей областями, находится
при наложении условия работы транзистора на границе между пологой и крутой
областями:
.
Приравнивая две последнии формулы, получим граничное
напряжение
3.
Здесь ключевой транзистор работает в крутой области,
следовательно
.
Выразить из этой формулы выходное напряжение
достаточно сложно, но можно выразить входное напряжение от выходного, а затем
проанализировать его.
.
Чтобы сказать какая это зависимость, лучше сначала эту
формулу апроксимировать. Т. к. в третьей области напряжения на выходе малы и
близки к нулю, то соответствующими членами в уравнении можно пренебречь:
, теперь можно выразить выходное напряжение
и эта зависимость
является гиперболической.
В результате внимательного рассмотрения трех характерных областей
работы логического ключа, была построена на рис.2 передаточная характеристика
этого ключа.
Полученные характеристики логического ключа с квазилинейной
нагрузкой:
Топологическое проектирование.
Техническое задание.
1. Минимизировать заданную
логическую функцию с учетом схемотехнического базиса.
2. Разработать электрическую
схему в заданном схемотехническом nМОП-базисе. Рассчитать параметры
компонентов.
3. Рассчитать передаточную
характеристику.
4. Разработать эскиз топологии
в соответствии с заданным технологическим маршрутом. Наименование Обозначение Величина Размерность Уровень логической единицы 6 В Уровень логического нуля 0.8 В Напряжение помехоустойчивости 0.5 В Средняя мощность 0.4 мВт Коэффициент влияния подложки 0.3 Минимальный размер проектирования 2 мкм Толщина окисла 50 нм Диэлектрическая проницаемость окисла 4 Диэлектрическая проницаемость воздуха Подвижность электронов в подложке 500 Глубина диффузии 0.7 мкм Емкость нагрузки 1 пФ Тип затвора Тип логического ключа Квази-линейная нагрузка Логическая функция по варианту задания
Заключение.
В процессе проектирования логического элемента в nМОП-базисе была
проделана следующая работа:
1. Полное аналитическое раскрытие режимов работы логического ключа с
квазилинейной нагрузкой.
2. В соответствии с техническим заданием выполненно:
Минимизация логической функции с учетом схемотехнического базиса.
Проектирование электрической схемы ключа в nМОП-базисе.
Разработка методики расчета параметров компонентов nМОП-ключа.
Составление программы расчета параметров на языке Паскаль.
Написание программы исследования логического ключа в среде PSPICE
на предмет получения (расчета) передаточной и переходной характеристик.
Определение параметров по полученным характеристикам и занесение
их в таблицу.
Разработка технологического маршрута изготовления простейшего
вентиля на МДП-транзисторе и топологическое проектирование всего логического
ключа.
Определение параметров логического ключа по графическим характеристикам. Наименование Параметры Значение Размерность Уровень логического 0 на выходе ключа 0.7791 В Уровень логической 1 на выходе ключа 6 В Разность логических уровней 5.2209 В Пороговая точка переключения 3.14 В Помехозащищенность логического 0 2.3609 В Помехозащищенность логической 1 2.86 В Помехоустойчивость логического 0 0.7909 В Помехоустойчивость логической 1 1.96 В Средняя потребляемая мощность ключа 0.384 мВт Время среза импульса 22.04 нс Время фронта импульса 237.4 нс Время задержки переключения из 1 в 0 10.81 нс Время задержки переключения из 0 в 1 44.05 нс Среднее время задержки переключения 27.43 нс
Литература.
1. Онацко В. Ф. Конспект лекций по курсу Микросхемотехника
на факультете МТМиК за 6 семестр. МИЭТ. 1995г.
Методика расчета параметров компонентов nМОП ключа.
Напряжение источника питания равно
На входе логического элемента действует напряжение:
Пороговое напряжение транзистора при нулевом напряжении
затвор-исток выражается из формулы для нахождения помехоустойчивости:
Максимальный ток, при
котором открыты ключевые транзисторы Т1 и Т2 в nМОП ключе, находится из
выражения:
Напряжение смещения затвора нагрузочного транзистора (чтобы он
работал в крутой области) рассчитывается по формуле:
Для расчета крутизн nМОП ключа, необходимо рассмотреть совместную
выходную ВАХ работы этого ключа. На
рис.1 представлена такая совместная ВАХ трех транзисторов: нагрузочного Т3 и
двух ключевых транзисторов Т1 и Т2, включенных параллельно, таким образом, что
реализуется логическая схема ИЛИ-НЕ. Рассмотрим два случая, обозначенные на
графике точками 1 и 2.
Случай 1. Потенциалы на обоих затворах ключевых транзисторов
Т1 и Т2 одинаковы и равны уровню логической 1.
Тогда при одинаковых транзисторах Т1 и Т2 ток нагрузочного транзистора Т3
равен:
и он не должен превышать ток указанный в техническом
задании. А выходное напряжение ключа должно быть меньше, чем уровень
логического 0:
Следовательно, точка 1 будет описываться следующей системой
уравнений:
Эту систему можно преобразовать к виду:
Случай 2. В этом случае на одном из ключевых транзисторов
действует уровень логической 1,
а на другом - уровень логического 0.
Поэтому весь ток протекающий через нагрузочный транзистор Т3 равен току
протекающему только через один из двух ключевых транзисторов:
причем:
А выходной потенциал не должен превышать указанный уровень
логического 0.
В результате точка 2 на графике будет описана второй системой уравнений:
Затем эту систему можно привести к уравнению вида:
По этому уравнению можно сразу рассчитать отношение крутизн.
Затем из уравнения выведенного в первом случае, после раскрытия скобок,
преобразования и приведения подобных, получим уравнение вида:
,
где
тогда решением квадратного уравнения будет:
Воспользовавшись уравнениями из первого случая, находим
соответствующие крутизны транзисторов, которые определяются как:
Размеры соответствующих транзисторов nМОП ключа выводятся из
формулы для определения крутизны:
где удельная крутизна равна:
На размеры транзисторов накладывается дополнительное условие
минимально допустимого размера элемента. Для поликремния эти условия равны:
т.е. при определении размеров канала, одна из двух величин
(ширина или длина) должна быть равна минимально допустимому значению (в силу
экономии места на пластине), а вторая величина соответственно должна быть
больше или равна минимально допустимой. Затем производят округление полученных
значений.
Расчет по указанным формулам производится с помощью программы
написанной на языке Паскаль SOLVE.PAS,
Текст которой, а также результат работы программы приведены на страницах 1113.
После расчета всех параметров, проводят моделирование nМОП ключа на
ЭВМ в среде PSPICE. Программы моделирования и расчета логического ключа, а
также значения потребляемой мощности, передаточной и переходной характеристик
показаны на страницах 1416. По передаточной и
переходной характеристикам определяются соответственно статические и
динамические параметры схемы, значения которых сведены в одну общую таблицу на
странице 17.
Минимизация логической функции в nМОП-базисе.
Минимизацию заданной логической функции F8
производим по карте Карно:
В результате минимизации получаем логическую функцию Fmin, которую преобразуем при помощи операций булевой
алгебры в функцию удовлетворяющую nМОП-базису:
Электрическая схема в nМОП-базисе.
В соответствии с полученной логической функции Fmin и заданным видом нагрузочного транзистора, составляется
электрическая схема логического nМОП ключа:
Программы анализа схемы в среде PSPICE.
Программа N1: расчет
графических характеристик.
.Model nmos nmos
(level=2 vto=1.3 kp=35.400u tpg=-1
+gamma=1 tox=50n
xj=0.7u uo=500 )
MT3 5 3 4 0 nmos
L=27u W=4u
MT1 4 1 0 0 nmos
L=4u W=4u
MT2 4 2 0 0 nmos
L=4u W=4u
Vdop 2 0 DC 0.8
Vp 5 0 DC 6
V3 3 0 DC 10
Vin 1 0 Pulse (0 6 0
1.5n 1.5n 55n)
Cn 4 0 1pf
.DC Vin 0 6 0.01
.tran 0.1n 300n
.probe
.end
Программа N2: расчет
потребляемой мощности.
.Model nmos nmos
(level=2 vto=1.3 kp=35.400u tpg=-1
+gamma=1 tox=50n
xj=0.7u uo=500 )
MT3 5 3 4 0 nmos
L=27u W=4u
MT1 4 1 0 0 nmos
L=4u W=4u
MT2 4 2 0 0 nmos
L=4u W=4u
Vin1 1 0 DC 6
Vin2 2 0 DC 6
Vp 5 0 DC 6
V3 3 0 DC 10
Cn 4 0 1pf
.probe
.end
**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE=27.000 DEG C
NODE (
1) ( 2) ( 3) ( 4) ( 5)
VOLTAGE 6.0000 6.0000 10.0000 .4133 6.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
Vin1 0.000E+00
Vin2 0.000E+00
Vp -1.279E-04
V3 0.000E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 7.68E-04
WATTS
Программа
моделирования nМОП ключа в среде PSPICE.
Гаврилов А.В. МТ-42
.Model
nmos nmos (level=2 vto=1.3 kp=35.400u tpg=-1
+gamma=1
tox=50n xj=0.7u uo=500 )
MT3 5 3
4 0 nmos L=27u W=4u
MT1 4 1
0 0 nmos L=4u W=4u
MT2 4 2
0 0 nmos L=4u W=4u
Vin1 1
0 DC 6
Vin2 2
0 DC 6
Vp 5 0
DC 6
V3 3 0
DC 10
Cn 4 0
1pf
.probe
.end
****
MOSFET MODEL PARAMETERS
nmos
NMOS
LEVEL
2
TPG
-1
VTO
1.3
KP
35.400000E-06
GAMMA
1
TOX
50.000000E-09
XJ
700.000000E-09
UO
500
****
SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION
TEMPERATURE = 27.000 DEG C
NODE
VOLTAGE
( 1)
6.0000
( 2)
6.0000
( 3)
10.0000
( 4)
.4133
( 5)
6.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
Vin1 0.000E+00
Vin2 0.000E+00
Vp -1.279E-04
V3 0.000E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 7.68E-04
WATTS
Напряжение
источника питания Uип=6.000 В
Входное
напряжение ключа Uвх=6.000 В
Пороговое
напряжение транзисторов Uпор0=1.300 В
Максимальный
ток лог. "0" Io=133.333333 мкА
Напряжение
на затворе Uз > 9.100 В, принимаем Uз=10.000 В
Отношение
крутизн Kн/Kк=0.150252
Коэффициенты
в квадратном уравнении для расчета U':
A=2.795327;
B=21.414378; C=8.654493;
Решения
квадратного уравнения [В]: U'(1,2)=(0.428,7.233) < 0.800 =>> U'=0.428
Рассчитанные
крутизны [мкB/A2]: Kуд=35.400; Kн=5.292064; Kк=35.221348;
Округленные
значения размеров канала [мкм]: Wн=4.0, Lн=27.0; Wк=4.0, Lк=4.0;
***
Пересчет параметров с учетом округленных значений ширины и длины канала ***
Значения
крутизн [мкB/A2]: Kн=5.244444; Kк=35.400000;
Отношение
крутизн Kн/Kк=0.148148
Коэффициенты
в квадратном уравнении для расчета Uo:
A=1.492593;
B=11.977778; C=8.533333;
Рассчитанное
значение уровня лог. "0" Uo=0.790 В
Коэффициенты
в квадратном уравнении для расчета U':
A=2.792593;
B=21.377778; C=8.533333;
Перерассчитанное
значение U'=0.422 В
Заново
рассчитанный MAX ток лог. "0" Io=132.371876 мкА
Максимальная
мощность потребления ЛЭ P=0.397116 мВт
|
|
|
