Электроника и электротехника
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Для достижения этого должно быть минимальным. Так как минимальный размер 5 мкм, то для ширины и длины канала необходимо взять по 10 мкм:
Для получения и , необходимо взять оптимальное соотношения, при котором и - минимально:
Тогда крутизны транзисторов будут следующими:
Раiёт ёмкостей.
) Ёмкости перекрытия каналов
Так как область перекрытия со стороны сток и исток одинакова, то и ёмкости будут одинаковы:
Где
- удельная ёмкость подзатворного диэлектрика
- ширина области перекрытия
- длина области перекрытия (равна ширине канала)
Аналогично для нагрузочного транзистора:
В программе P-Spice используются удельные ёмкости перекрытия на длину перекрытия (CGSO, CGDO):
) Ёмкости переходов.
Ёмкость перехода исток-подложка и сток-подложка:
где
- диэлектрическая проницаемость вакуума,
- диэлектрическая проницаемость кремния,
- площадь донной части перехода сток-подложка и исток-подложка.
В соответствии с топологией нагрузочного и активного транзистора (см. пункт 3) получаем:
Для нахождения воспользуемся формулой , где
- заряд электрона,
- концентрация внедрённых в канал ионов,
- напряжение на переходе.
Подставляя числа в выражение для , получаем:
.
Подставляя полученные значения в формулу для и , получаем:
,
.
Ёмкость затвор-подложка:
,
.
В программе P-Spice используются удельные ёмкости перекрытия на длину перекрытия (CGBO):
,
.
Суммарная ёмкость:
,
транзистор топология прибор программа
5. Раiёт с помощью программы P-Spice
Перед раiётом необходимо обозначить узлы схемы:
Передаточная характеристика схемы
1 0 5V2 0 5V3 0 5V4 0 5V1 1 5 0 nmosn5 2 6 0 nmosa6 3 7 0 nmosa7 4 0 0 nmosa
.model nmosn nmos (level=1 vto=0.585 uo=450 tox=50n w=10u l=40u
+cbs=1.84pF cbd=1.84pF cgbo=2.124e-9 cgdo=7.08e-10 cgso=7.08e-10)
.model nmosa nmos (level=1 vto=0.585 uo=450 tox=50n w=40u l=10u
+cbs=2.4pF cbd=2.4pF cgbo=8.5e-9 cgdo=7.08e-10 cgso=7.08e-10)
.op
.dc vin1 0 5 0.01
.print dc v(5)
.probe
.end
Уровень логической единицы: ,
Уровень логического нуля: ,
Логический перепад: ,
Порог переключения: , ,.
Помехоустойчивость по положительной помехе:
.
Помехоустойчивость по отрицательной помехе:
.
Переходная характеристика схемы
Vpit 1 0 5V
vin1 2 0 pulse (0.38 4.42 10u 10u 20u 150u 227u)3 0 4.42V4 0 4.42V5 0 15pF1 1 5 0 nmosn5 2 6 0 nmosa6 3 7 0 nmosa7 4 0 0 nmosa
.model nmosn nmos (level=1 vto=0.585 uo=450 tox=50n w=10u l=40u
+cbs=1.84pF cbd=1.84pF cgbo=2.124e-9 cgdo=7.08e-10 cgso=7.08e-10)
.model nmosa nmos (level=1 vto=0.585 uo=450 tox=50n w=40u l=10u
+cbs=2.4pF cbd=2.4pF cgbo=8.5e-9 cgdo=7.08e-10 cgso=7.08e-10)
.op
.tran 0.1u 400u
.print tran v(5) v(2) i(vpit)
.probe
.end
Параметры схемы
Длительность задержек:
,
.
.
Длительность фронтов:
,
.
Статическая и динамическая мощности, потребляемые схемой.
Входной файл для определения тока такой же, как и для динамики.
Из графика видно, что ток потребления при логической единице на выходе равен нулю:
,
.
Тогда, для определения статической мощности воспользуемся формулой:
.
Динамическая мощность.
Частота переключения
.
Для определения динамической мощности воспользуемся формулой
.
6.Топология всей схемы
7. Сравнение с аналогами, выпускаемыми промышленностью
В качестве схемы для сравнения использовались цифровые базовые матричные кристаллы на основе -МОП-структур типа К1801ВП1.
Параметр схемыНе менееНе болееДанная схемаНапряжение питания, В4,755,255Напряжение логического нуля , В -0,40,38Напряжение логической единицы , В2,7-4,42Ток потребления, мкА-30062,15Максимальная входная частота, кГц-84,4Среднее время задержки, мкс5,57,54,5