Статические и динамические характеристики цифровых КМДП-схем

Содержание

Слайд 2

Цели и задачи Изучение функционирования цифровых КМДП-схем на примере КМДП-инвертора. Изучение

Цели и задачи

Изучение функционирования цифровых КМДП-схем на примере КМДП-инвертора.
Изучение статических и

динамических характеристик. Передаточная характеристика КМДП-инвертора.
Паразитный эффект тиристорной защелки в КМДП-структурах.
Логика на проходных транзисторах.
Слайд 3

МДП-транзистор и его ВАХ – Коэффициент усиления

МДП-транзистор и его ВАХ

– Коэффициент усиления

Слайд 4

Статические параметры цифровых схем Напряжение питания: Vdd, В Уровень логических «0»

Статические параметры цифровых схем

Напряжение питания: Vdd, В
Уровень логических «0» и «1»:

V1 и V0, В
Логический размах сигнала: ΔVЛ = V1 – V0, В
Статическая потребляемая мощность,
Pстат = Vdd2/R, Вт
Коэффициент разветвления по выходу: Fo
Коэффициент объединения по входу: Fi
Величины входных и выходных токов:
Iвх и Iвых, А
Температурный диапазон: T, oC
Слайд 5

Динамические параметры цифровых схем Тактовая частота: f, Гц Время задержки переключения

Динамические параметры цифровых схем

Тактовая частота: f, Гц
Время задержки переключения из «0»

в «1»: tзд01 , с
Время задержки переключения из «1» в «0»: tзд10 , с
Среднее время задержки переключения:
tзд.ср = (tзд01 + tзд10)/2, с
Динамическая потребляемая мощность:
Pдин = Сн (ΔVЛ ) 2 f, Вт
Слайд 6

Ток стока для p-транзистора в инверторе

Ток стока для p-транзистора в инверторе

Слайд 7

Ток стока для n-транзистора в инверторе

Ток стока для n-транзистора в инверторе

Слайд 8

ВАХ инвертора

ВАХ инвертора

Слайд 9

Передаточная характеристика инвертора

Передаточная характеристика инвертора

Слайд 10

Передаточная характеристика инвертора

Передаточная характеристика инвертора

Слайд 11

Передаточная характеристика инвертора

Передаточная характеристика инвертора

Слайд 12

Помехоустойчивость VПТ – пороговая точка ЗП – запас помехоустойчивости П – помехозащищенность ПУ – помехоустойчивость,

Помехоустойчивость

VПТ – пороговая точка
ЗП – запас помехоустойчивости
П – помехозащищенность
ПУ – помехоустойчивость,


Слайд 13

Динамические характеристики

Динамические характеристики

Слайд 14

Динамические характеристики

Динамические характеристики

Слайд 15

Эффект тиристорной защелки

Эффект тиристорной защелки

Слайд 16

Эффект тиристорной защелки Условия возникновения (необходимое): VSS – Vout > Vpn

Эффект тиристорной защелки

Условия возникновения (необходимое):
VSS – Vout > Vpn
Vout –

VDD > Vpn
Паразитные токи через подложку или карман
Условие поддержания (достаточное):
βp βn>1
Слайд 17

Защита от эффекта тиристорной защелки Принципы защиты от ЭТЗ – нарушение

Защита от эффекта тиристорной защелки

Принципы защиты от ЭТЗ – нарушение необходимых

и достаточных условий:
Уменьшение Rкармана и Rподложки
Охранные кольца с контактами к Vss и Vdd по периметру КМДП структур.
Шунтирование внутренним высоколегированным слоем с малым сопротивлением.
Уменьшение коэффициентов усиления паразитных транзисторов, чтобы βpβn<1
Увеличение размеров баз транзисторов
Слайд 18

Защита от эффекта тиристорной защелки (шунтирующий слой)

Защита от эффекта тиристорной защелки (шунтирующий слой)

Слайд 19

Защита от эффекта тиристорной защелки (охранные кольца)

Защита от эффекта тиристорной защелки (охранные кольца)

Слайд 20

Логика на проходных транзисторах F = P1(V1)+ P2(V2)+… Pi(Vi) Когда управляющий

Логика на проходных транзисторах

F = P1(V1)+ P2(V2)+… Pi(Vi)
Когда управляющий вход равен

«1», то F равен соответствующему информационному сигналу
Только один (или ни одного) управляющий сигнал может быть равным «1»
Слайд 21

Логика на проходных транзисторах

Логика на проходных транзисторах