Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306 MOS áramkörök: Alkatrészkészlet,

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306 MOS áramkörök: Alkatrészkészlet,"— Előadás másolata:

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306 MOS áramkörök: Alkatrészkészlet, konstrukciós kérdések

2 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Vizsgált absztrakciós szint RENDSZER (SYSTEM) RÉSZEGYSÉG (MODULE) + KAPU (GATE) ÁRAMKÖR (CIRCUIT) n+ SD G ESZKÖZ (DEVICE) V out V in

3 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Ismétlés: CMOS alapkapuk ► nMOS hálózat: GND-re húzza le a kimenetet: Pull-Down Network (PDN) ► pMOS hálózat: VDD-re húzza fel a kimenetet: Pull-Up Network (PUN) ► PUN a PDN duálisa F(In 1,In 2,…In N ) V DD In 1 In 2 In N In 1 In 2 In N PUN PDN … … Y A B VDD A Y B

4 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Komplex kapu – ez még átlátható: C AB X = !((A+B)(C+D)) B A D V DD X X GND AB C PUN PDN C D D A B C D

5 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Duális áramkör szerkesztése CA E DB CA E DB

6 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Statikus CMOS teljes összeadó B BB BB B B B A A A A A A A A C in !C out !Sum !C out = !C in & (!A | !B) | (!A & !B) C out = C in & (A | B) | (A & B) !Sum = C out & (!A | !B | !C in ) | (!A & !B & !C in ) Sum = !C out & (A | B | C in ) | (A & B & C in )

7 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Transzfer kapuk használata ► A hagyományos kivitelű statikus CMOS teljes összeadó nehezen áttekinthető, sok tranzisztort igényel. ► Egyszerűsítés: transzfer kapu (transmission gate) használata  ne csak a VDD-GND áramút kialakításával hozzunk létre logikai funkciót  jelútba is beiktathatunk kapcsolót  analóg kapcsoló digitális á.k-ben

8 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Transzfer kapus logikák jellemzői ► CMOS-ban: ellenütemben vezérelt n/p tranzisztorok ► kevesebb tranzisztor kell ► megfordítható jelút ► nincs statikus fogyasztás ► Soros ellenállás számít – négynél több transzfer kaput ne kössünk sorba Transzfer kapu ellenütemű vezérléssel Transzfer kapu beépített inverterrel

9 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Transzfer kapus áramköri példák ► Tipikus: XOR, mux/demux  XOR kapu:  4 bemenetű MUX: A B Y = A XOR B D0 D1 D2 D3 S0 NS0 Y NS1 S0 S1 S0S1NS0NS1 Y D3 D1 D2 D0

10 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET TG multiplexer layout-ja GND V DD In 1 In 2 SS SS S S S In 1 F F F = !(In 1  S + In 2  S)

11 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Teljes összeadó transzfer kapukkal Sum C out A B C in 16 tr.

12 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Statikus CMOS teljes összeadó B BB BB B B B A A A A A A A A C in !C out !Sum !C out = !C in & (!A | !B) | (!A & !B) C out = C in & (A | B) | (A & B) !Sum = C out & (!A | !B | !C in ) | (!A & !B & !C in ) Sum = !C out & (A | B | C in ) | (A & B & C in ) 23 tr.

13 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Dinamikus MOS logikák ► Elv: 2 fázisú működés  egy kapcsoló pMOS tranzisztorral egy kapacitást feltöltünk VDD feszültségre: előtöltés vagy pre-charge  következő fázisban VDD-ről leválik a kondenzátor és egy nMOS logikai hálózaton keresztül a kapacitást (a bemenetek függvényében) kisütjük vagy töltve hagyjuk: ez a kiértékelés vagy evaluation In 1 In 2 PDN In 3 MeMe MpMp Φ Φ Out CLCL Φ t pre-charge evaluation

14 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Dinamikus kapu In 1 In 2 PDN In 3 MeMe MpMp Φ Φ Out CLCL Φ Φ A B C MpMp MeMe Két fázisú működés Precharge (Φ = 0) Evaluate (Φ = 1)

15 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Dinamikus kapu In 1 In 2 PDN In 3 MeMe MpMp Φ Φ Out CLCL Φ Φ A B C MpMp MeMe on off 1 on !((A&B)|C) Két fázisú működés Precharge (Φ = 0) Evaluate (Φ = 1) Ha egy dinamikus kapu kimenetét kisütöttük, az nem süthető ki újból amíg egy pre-charge periódusban újra fel nem töltjük

16 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Dinamikus kapuk főbb jellemzői ► A logikai funkciót a PDN valósítja meg  2N tranzisztor helyett N+2 tranzisztor elégséges  kisebb helyfoglalás mint statikus CMOS-nál ► Geometriai arányok nem izgalmasak a működés szempontjából ► Csak dinamikus teljesítményfelvétel (nincs egymásba vezetés) ► Előtöltő órajel kell

17 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Dinamikus viselkedés CLK In 1 In 2 In 3 In 4 Out In & CLK Out Time, ns Voltage Evaluate Precharge

18 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Tároló áramkörök: dinamikus D ff ► Dinamikus latch és ff  "Analóg mintavevő-tartó" áramkörök digitális környezetben  Tároló kapacitás: inverter bemeneti kapacitása  2 tároló sorba kötve, nem átlapoló órajellel vezérelve: master-slave FF C IN EN D/Q DQ CK 2 CK 1 CK 2 CK 1

19 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Tároló áramkörök: dinamikus D ff ► Egyszerűsített verzió:  nincs második, nem átlapoló órajel  transzfer gate ellenütemű vezérlése inverterrel DQ CLK /CLKCLK

20 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Statikus tárolók ► Logikai kapukból építhetők fel, visszacsatolással Q /Q /R /S EN D Q /Q RS-latch D-latch 5 cella, 18 tranzisztor Kibővítve: D-latch

21 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET D latch ► OR-AND-INVERT kapus kivitel: Dinamikus verzió kevesebb tranzisztort igényelt Q /END/D /Q D /EN Q /Q

22 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET D flip-flop ► 2 db D latch sorba kötve és ellenütemű órajellel vezérelve QDQD QN D CLK Q /Q

23 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Memóriák – hierarchia Second Level Cache (SRAM) Control Datapath Secondary Memory (Disk) On-Chip Components RegFile Main Memory (DRAM) Data Cache Instr Cache ITLB DTLB eDRAM Speed (ns):.1’s 1’s 10’s 100’s 1,000’s Size (bytes): 100’s K’s 10K’s M’s T’s Cost: highest lowest

24 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET Félvezető memóriák RWMNVRWMROM Random Access Non-Random Access EPROMMask- programmed SRAM (cache, register file) FIFO/LIFOE 2 PROM DRAMShift Register CAM FLASHElectrically- programmed (PROM)

25 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MOS áramkörök © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET DRAM chip kapacitás növekedése


Letölteni ppt "Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306 MOS áramkörök: Alkatrészkészlet,"

Hasonló előadás


Google Hirdetések