CMOS ÁRAMKÖRÖK TERVEZÉSE Dr. Keresztes Péter Széchenyi István Egyetem

Az előadások a következő témára: "CMOS ÁRAMKÖRÖK TERVEZÉSE Dr. Keresztes Péter Széchenyi István Egyetem"— Előadás másolata:

1 CMOS ÁRAMKÖRÖK TERVEZÉSE Dr. Keresztes Péter Széchenyi István Egyetem
Automatizálási Tanszék CMOS áramkörök

2 Michael Faraday 1833-ban azt tapasztalta,
hogy az ezüstszulfid ellenállása csökken a hőmérséklet növelésével. CMOS áramkörök

3 A bipoláris tranzisztor-hatás felfedezése
1956-ban Shockley, Bardeen és Brattain fizikai Nobel-díjat kaptak a tranzisztor-hatás felismeréséért. Tény, hogy szigetelt elektródán keresztül történő térvezérléssel vezetőképesség modulációt kívántak megvalósítani, de az akkor a felületi állapotok árnyékoló töltése miatt akkor még nem sikerülhetett. CMOS áramkörök

4 A planár technológia, szilíciumon
A felületi állapotok töltése nagyságrendekkel csökkenthető, ha a szilícium felületére saját anyagából, termikusan növesztünk jól szigetelő SiO2 szilícium-dioxidot. 1959.ben Jean A. Hoerny, (Fairchild) ezzel megteremtette a forradalmi jelentőségű PLANAR technológiát. CMOS áramkörök

5 Az első integrált áramkör. FAIRCHILD, 1959.
1959-ben Robert Noice, szintén a Fairchild cégnél megvalósítja az első integrált áramkört, szilíciumon, planár technológiával. CMOS áramkörök

6 A 8080 mikroprocesszor 40 lábú DIL (Dual in Line) kerámia tokban.
1974-ben az Intel piacra dobja az első 8-bites mikroprocesszort, a típusjelzésű csipet. Ez 6000 szigetelt elektródájú, térvezérlésű n-csatornás MOSFET-t tartalmaz, 6-mikronos vonalfelbontással. A processzor számítási teljesítménye MIPS. CMOS áramkörök

7 A mikroprocesszor történet néhány további métföldköve
: Zilog : Z-80, 8-bites mikroprocesszor, egyszer +5 V tápfeszültséggel - 1979: Zilog : a 16-bites Z-8000 Számunkra fontos tény, hogy 1980-ban a magyar LSI-Társulás megvalósítja az első (és egyben utolsó) magyar mikroprocesszort CMOS áramkörök

8 A CMOS struktúra n+, p+ : erősen adalékolt régiók,
p - : gyengén adalékolt p típusú hordozó CMOS áramkörök

9 Áramvezetés félvezető anyagokban (szilíciumban)
CMOS áramkörök

10 Kovalens kötés elektronikus tisztaságú szilícium-kristályrácsban
CMOS áramkörök

11 Termikus generáció-rekombináció tiszta szilíciumban
CMOS áramkörök

12 N-típusú adalékolt szilícium
CMOS áramkörök

13 P-típusú, adalékolt szilícium
CMOS áramkörök

14 Diffúziós áram inhomogén adalékolású szilíciumban
CMOS áramkörök

15 Sodródási áram

16 Átmenet egyensúlyi állapotban
CMOS áramkörök

17 A MOSFET sémája és alapelve (n-csatornás, növekményes)
CMOS áramkörök

18 A MOSFET áram-feszültség karakterisztikáinak kvalitatív magyarázata, ábrákkal
CMOS áramkörök

19 A trióda tartomány lineáris szakasza: ID = k (VGS – VT) VDS
A hosszú csatornájú , pl. 10 x 10 mikrométer négyzetes MOSFET áram-feszültség karakterisztikáinak egyszerű, szakaszos képletei, mérés alapján történő közelítéssel (MODEL-1) A trióda tartomány lineáris szakasza: ID = k (VGS – VT) VDS A trióda tartomány telítési (szaturációs) tartomány felé tartó szakasza: ID = k ((VGS – VT) VDS – ½ VDS2) Inverzió, a telítési (szaturációs) tartományban: IDSsat = k/2 V2DSsat = k/2(VGS – VT)2 VDSsat = VGS – VT CMOS áramkörök

20 Ha VE = VGS-VT > 0 és VDS < VE
A rövid csatornájú , pl. 0.1 x1 mikrométer-négyzetes MOSFET áram-feszültség karakterisztikáinak egyszerű, szakaszos képletei, mérés alapján történő közelítéssel, az effektív gate-feszültség (VE) bevezetésével (MODEL-3) Ha VE = VGS-VT > 0 és VDS < VE akkor a MOSFET trióda szakaszban van, és ID = k((VEVDS – ½ V2DS ) Ha VE > 0 és V*DS = VE akkor a MOSFET telítési határhelyzetbe van, és I*D = k/2(V*DS)2 = k/2(VE)2 Ha VE > 0 és VDS > V*DS = VE ID= I*D ( 1 + λ(VDS - V*DS)) = k/2(VE)2 ( 1 + λ(VDS - VE)) CMOS áramkörök

21 k = ? n-csatornás eszköze esetén: k = βn = μn cox (W / L)
μn ~ 400 cm2/Vs cox = (εo εsio2) / Tox = (8.86 x10-14 F/cm x 12) / 10 x 10 -7cm = 1.06 x 10-5 F/cm2 = 1.06 x F/um2 = 0.106 pF/um2 ~ 100 fF/um2 p-csatornás eszköz esetén: k = βp= μp Cox (W / L) μp ~ 200 cm2/Vs CMOS áramkörök

22 Egy kicsit pontosabban!
CMOS áramkörök

23 CMOS áramkörök

24 Inverzió Ups = 2 Up CMOS áramkörök

25 A MOSFET inverzióban, kis pozitív VDS feszültségnél
W L CMOS áramkörök

26 CMOS áramkörök

27 FLAT-BAND feszültség CMOS áramkörök

28 Az áram CMOS áramkörök

29 CMOS áramkörök

30 A telítés (saturation) határa
CMOS áramkörök

31 TELÍTÉSBEN CMOS áramkörök

32 Az n-fet áram-feszültség karakterisztikák modelljének összefoglalása
CMOS áramkörök

33 p-fet CMOS áramkörök

34 TECHNOLÓGIA CMOS áramkörök

35 C-MOS technológia 1. CMOS áramkörök

36 C-MOS technológia 2. CMOS áramkörök

37 C-MOS technológia 3. CMOS áramkörök

38 C-MOS technológia 4. CMOS áramkörök

39 C-MOS technológia 5. CMOS áramkörök

40 C-MOS technológia 6. CMOS áramkörök

41 C-MOS technológia 7. CMOS áramkörök

42 C-MOS technológia 8. CMOS áramkörök

43 C-MOS technológia 9. CMOS áramkörök

44 1. Gyakorlati feladat Az ‘mw2’ program segítségével vizsgáljuk meg egy 10/10 mikrométeres n- és p- csatornás MOSFET karakterisztikáit ! Hasonlítsuk össze a legegyszerűbb LEVEL1 és a legfejlettebb, BERKELEY (BSIM4) modelleket. CMOS áramkörök

45 CMOS áramkörök

46 N-CSATORNÁS MOSFET (n-MOS, n-FET)
CMOS áramkörök

47 Az n-MOSFET karakterisztikái
CMOS áramkörök

48 A p-MOSFET struktúrája és szimbólumai
CMOS áramkörök

49 A p-MOSFET karakterisztikái
CMOS áramkörök

50 Az n-MOSFET magas szint átvitelének mérése
CMOS áramkörök

51 Az n-MOSFET alacsony szint átvitelének mérése
CMOS áramkörök

52 A p-MOSFET magas szint átvitelének mérése
CMOS áramkörök

53 A p-MOSFET alacsony szint átvitelének mérése
CMOS áramkörök

54 Az átvivőkapu, vagy transmission gate
CMOS áramkörök

55 2. Gyakorlati feladat Hozzuk létre a logikai szintátvitel mérés layout szinten, és a beépített SPICE segítségével vizsgáljuk a szint-átviteleket struktúráit az mw2 segítségével! Vizsgáljuk az n-csatornás, a p-csatornás és a CMOS kapcsolót ! CMOS áramkörök

56 A C-MOS INVERTER CMOS áramkörök

57 Duális ágú CMOS inverterek és kapuk tulajdonságai
CMOS áramkörök

58 Az inverter statikus transzfer karakterisztikájának VDD függése
CMOS áramkörök

59 A statikus transzfer karakterisztika és a komparálási szint
CMOS áramkörök

60 Inverterlánc regeneratív tulajdonsága
CMOS áramkörök

61 3. Gyakorlati feladat Tervezzünk CMOS invertert az mw2-be
beépített layout-kompilátorral! Vizsgáljuk a DC-transzfer karakterisztika és az áramok tápfeszültség-függését! CMOS áramkörök

62 A MOSFET nemlineáris kapacitásai
CMOS áramkörök

63 Modell a felfutási és lefutási idő számításához
CMOS áramkörök

64 A lefutási folyamat kisütő áramának függése a terhelő kapacitás feszültségétől
CMOS áramkörök

65 A tranziens idők közelítő számítása
Közelítés : áramgenerátoros kisütés ID Tf = CL VDD Tf = (CLVDD ) / (( unWCox / 2L) ( VDD - VTn )2) Szimmetrikus inverterre : Tr = Tf CMOS áramkörök

66 4. Gyakorlati feladat Hozzunk létre inverter-párt, és vizsgáljuk a
tranzienseket, illetve a pár-késleltetést a beépített SPICE szimulátorral! Építsünk fel 5 fokozatú RING-oszcillátort, és mérjük meg a periódus-időt! CMOS áramkörök

67 Duális terhelésű CMOS kapuk (NAND).
Y = A . B CMOS áramkörök

68 Duális terhelésű CMOS kapuk (NOR).
Y = A + B CMOS áramkörök

69 CMOS kapuk tervezése CMOS áramkörök

70 Duális terhelésű CMOS kapuk (KOMPLEX)
Y = A.B + C CMOS áramkörök

71 5. Gyakorlati feladat Kompiláljunk különféle két-bemenetű
Kapukat (NAND-2, AND-2, NOR-2 OR-2), és három bemenetű komplex kapukat! Értékeljük a kompilátor működését! CMOS áramkörök

72 6. Gyakorlati feladat Tervezzünk 1 bites komparátort, és bővítsük 4 bitessé! Verifikáljuk a beépített SPICE szimulátorral! CMOS áramkörök

73 Hogyan csináljunk gazdaságos helykihasználással sokbemenetű kapukat?
A nagy probléma Hogyan csináljunk gazdaságos helykihasználással sokbemenetű kapukat? Például : többszáz bemenetű CMOS NOR kaput hogyan lehet úgy csinálni, hogy a többszáz sorba kapcsolt p-csatornás eszköz óriási ellenállását kompenzáljuk úgy, hogy a komparálási szint középen maradjon? CMOS áramkörök

74 Bevezetés a passzív terhelésű CMOS kapuk bemutatásához
Bevezetés a passzív terhelésű CMOS kapuk bemutatásához. Az n-csatornás inverterek. CMOS áramkörök

75 Kvázi n-csatornás CMOS inverter
CMOS áramkörök

76 Kvázi p-csatornás CMOS inverter
CMOS áramkörök

77 A passzív terhelésű kapuk hátrányai
Torzított logikai szintek Aszimmetria a fel- és lefutási idő között 3. Valamelyik logikai szinten van statikus fogyasztás CMOS áramkörök

78 7. feladat: Tervezzünk 8 bemenetű kvázi-n NOR kaput Vomax = 0. 1 V-ra
7. feladat: Tervezzünk 8 bemenetű kvázi-n NOR kaput Vomax = 0.1 V-ra. (0.35 CMOS, Vdd = 3 V) CMOS áramkörök

79 8. feladat: Tervezzünk 8 bemenetű kvázi-p NAND kaput V1min = 2. 9 V-ra
8. feladat: Tervezzünk 8 bemenetű kvázi-p NAND kaput V1min = 2.9 V-ra. (0.35 CMOS, Vdd = 3 V) CMOS áramkörök

80 Kapcsolt terhelésű kvázi n-csatornás CMOS inverter
Csak átmenetileg folyik áram VDD – GND áram CMOS áramkörök

81 Kapcsolt terhelésű kvázi p-csatornás CMOS inverter
Csak átmenetileg folyik VDD-GND áram CMOS áramkörök

82 9-10.feladat : Alakítsuk át a korábban megtervezett kapukat kapcsolt terhelésű kapukká, és vizsgáljuk a működésüket! CMOS áramkörök

83 CMOS áramkörök

84 Kvázi n- P.E. inverter CMOS áramkörök

85 Kvázi p- P.E. inverter CMOS áramkörök

86 Kvázi n- P.E. kapuk CMOS áramkörök

87 Kvázi-p P.E. kapuk CMOS áramkörök

88 11. feladat. Tervezzünk a megfelelő mw2-es kétbemenetű kapu layoutjának módosításával kvázi-n és kvázi-p invertereket és kétbementű kapukat ! Hogyan választjuk ki az átalakításra legalkalmasabb duális ágú kapukat? CMOS áramkörök

89 DOMINO-LOGIKÁK CMOS áramkörök

90 Két kvázi-n P.E. pár Nem működik! CMOS áramkörök

91 Szimulációs kisérlettel lássuk be, hogy az egynemű P-E inverterek és kapuk nem képesek egymást megfelelő logikai szintekkel meghajtani! Magyarázzuk meg, miért rossz ez a páros! CMOS áramkörök

92 DOMINÓ inverter-kettős
CMOS áramkörök

93 11. feladat. Tervezzünk a kv-n és kv-p inverterekből dominó párt, és igazoljuk a működőképességet kísérlettel. Magyarázzuk meg, miért jó ez a páros! CMOS áramkörök

94 Logikai függvények NOR-NOR-INV realizációja (MÁTRIXOK)
CMOS áramkörök

95 A XOR és XNOR NOR-NOR-INV realizációi
CMOS áramkörök

96 Kettős-matrix sémája CMOS áramkörök

97 „double_matrix.sch” CMOS áramkörök

98 Az átvivő-kapu alkalmazásai
12. feladat. Az mw2 program kompilációs lehetőségét kihasználva tervezzünk transmission-gate egységet! CMOS áramkörök

99 Az átvivő-kapu alkalmazásai: Kvázistatikus latch
CMOS áramkörök

100 Dinamikus D-latch CMOS áramkörök

101 Nem-átlapolt kétfázisú órajel
CMOS áramkörök

102 Kétfázisú MASTER-SLAVE flip-flop
CMOS áramkörök

103 Kvázistatikus kétfázisú MS flip-flop
CMOS áramkörök

104 Dinamikus, kétfázisú M-S flip-flop
CMOS áramkörök

105 13. feladat. Tervezzünk kvázstatikus D tárolót
13. feladat. Tervezzünk kvázstatikus D tárolót! Tervezzünk kvázistatikus D-MS flip-flopot! Tervezzünk dinamikus, kétfázisú D-MS flip-flopot! CMOS áramkörök

106 ÁTVIVŐ-kapu alkalmazása XOR és XNOR áramkörökben
CMOS áramkörök

107 Tervezzünk transzfer-kapuból kialakított XNOR vagy XOR kaput!
14. gyakorlat Tervezzünk transzfer-kapuból kialakított XNOR vagy XOR kaput! Tervezzünk 1-bites összeadót ezek felhasználásával! CMOS áramkörök

108 S-R és D-G tárolók CMOS áramkörök

109 15. gyakorlat. Tervezzük meg az alábbi VHDL-DF modell szerinti élvezérelt D-LATCH áramkör logikai sémáját (DSCH3.5), majd LAYOUT- ját! Ebből tervezzünk élvezérelt D-MS flip-flopot is! CMOS áramkörök

110 CMOS áramkörök

111 CMOS áramkörök

112 STATIKUS RAM CELLA CMOS áramkörök

113 Szószervezésű RAM memória
CMOS áramkörök

114 Három állapotú tároló bemenetek- kvázistatikus latch beírása több forrásból. A beírások ph1-vel szinkronizálva, a tartás minden ph2-re. CMOS áramkörök

115 Három állapotú inverterek és bufferek (belső sínek és kimenetek meghajtására).
CMOS áramkörök

116 A háromállapotú inverter logikai sémája (DSCH3.5)
CMOS áramkörök

117 Kétirányú, háromállapotú kimenet
CMOS áramkörök

118 16. gyakorlat: Tervezzünk kimeneti buffert kb 10-es belső dinamikus fanout feltételezésével 100-as dinamikus fanout-nak megfelelő külső kapacitív terhelésre! CMOS áramkörök

119 CMOS elemek késleltetés-érzéketlen aszinkron hálózatokban
CMOS áramkörök

120 MÜLLER-C elemek : MC-2 NAND kapukkal
Y’ = X1 .X2 + X1 Y + X2 Y CMOS áramkörök

121 17. gyakorlat Tervezzük meg a DSCH továbbfejlesztett MOSFET szimbólumaival a speciális CMOS MC-2 áramkört, a .v eredményt transzformáljuk át VHDL leírássá, és szimuláljuk a kapott modellt! CMOS áramkörök

122 MC-2 NAND-kezdemény,NAND kapukból, LAYOUT
CMOS áramkörök

123 Kétbemenetű Müller-C CMOS kapcsolókkal
CMOS áramkörök

124 MC-2, CMOS tranzisztorokból
CMOS áramkörök

125 Bemenet-teljes (3-2) dekóder
CMOS áramkörök

126 Teljesség detektor (3 – 2)
CMOS áramkörök

127 Nem HD-re épített teljesség-detektor (3-2)
CMOS áramkörök

128 Kapcsolószintű logikai szimuláció I.
Az ASIC tervezés válfajai: Egyedi (FULL-CUSTOM) Cellakönyvtáras (CELL-LIBRARY) Kapumátrixos (GATE-ARRAY) Primitívek (levelek) A Full-Custom tervezés primitívjei a MOSFET-k A cellakönyvtáras tervezés primitívjei a logikai cellák (kapuk, tárolók) Kapumátrixos tervezés primitívjei a logikai cellák (kapuk, tárolók) CMOS áramkörök

129 18. gyakorlat A továbbfejlesztett DSCH szimbólumokkal tervezzünk :
Kvázistatikus LATCH áramkört, Kvázi-n, passzív terhelésű 2 bemenetű NOR kaput, 3. Kvázi-p, passzív terhelésű 2 bemenetű NAND kaput, 4. Tr-gate-ből kialakított XOR áramkört. Az egységeket VHDL modellként szimuláljuk. CMOS áramkörök

130 Az alulról felfelé építkező Full-Custom tervezés folyamata
CMOS áramkörök

131 Kapcsolószintű logikai szimuláció
CMOS áramkörök

132 type nnewbit is ( Z, w0, w1, s0, s1, '0', '1', U);
subtype newbit is resolved nnewbit; CMOS áramkörök

133 function resolved ( srcs : nnewbit_vector) return nnewbit is
variable num0, num1, s0num , s1num, w0num, w1num, znum, unum : natural := 0; variable v : newbit := Z; begin for i in srcs'range loop if srcs(i) = '0' then num0 := num0 + 1; elsif srcs(i) = '1' then num1 := num1 + 1; elsif srcs(i) = s0 then s0num := s0num + 1; elsif srcs(i) = s1 then s1num := s1num + 1; elsif srcs(i) = w0 then w0num := w0num +1; elsif srcs(i) = w1 then w1num := w1num +1; elsif srcs(i) = Z then znum := znum + 1; else unum := unum + 1; end if; end loop; CMOS áramkörök

134 elsif unum = 0 and num0 = 0 and num1 > 0 then v := '1';
if unum > 0 then v := U; elsif unum = 0 and num0 = 0 and num1 > 0 then v := '1'; elsif unum = 0 and num1 = 0 and num0 > 0 then v := '0'; elsif unum = 0 and num1 > 0 and num0 > 0 then v := U; elsif unum = 0 and num1 = 0 and num0 = 0 and w0num > 0 and w1num = 0 then v := w0; elsif unum = 0 and num1 = 0 and num0 = 0 and w0num = 0 and w1num > 0 then v := w1; elsif unum = 0 and num1 = 0 and num0 = 0 and w0num = 0 and w1num = 0 and s1num = 0 and s0num > 0 then v := s0; elsif unum = 0 and num1 = 0 and num0 = 0 and w0num = 0 and w1num = 0 and s1num > 0 and s0num = 0 then v := s1; elsif unum = 0 and znum = srcs'length then v := Z; else v:= Z; end if; return v; end resolved; CMOS áramkörök

135 library work; use work.newnstd.all; entity nfet is port
( S : in newbit; D : inout newbit; G : inout newbit; nSUB : in newbit); end; architecture BEH of nfet is begin G <= s1 when (G = '1' or G = w1) else s0 when (G = '0' or G = w0) else Z after 100 ns when G = s1 or G = s0 else Z; CMOS áramkörök

136 s0 after 100 ps when (nsub = '0' and (D = '0' or D = w0) and
D <= S after 100 ps when (nSUB = '0' and (G = '1' or G = w1 or G = s1 or G = U) and (S = '0' or S = w0 or S = w1 or S = Z)) else w1 after 100 ps when (nSUB = '0' and (G = '1' or G = w1 or G = s1 or G = U) and S = '1') else s0 after 100 ps when (nsub = '0' and (D = '0' or D = w0) and (G = '0' or G = w0 or G = s0)) else s1 after 100 ps when (nsub = '0' and (D = '1' or D = w1) and (G = '0' or G = w0 or G = s0)) else Z after 10 ns when ((D = s0 or D = s1) and (G = '0' or G = w0 or G = s0) and nSUB = '0' ) else Z after 100 ps when ( nsub = '0' and S = Z) else U after 100 ps when G = Z else U after 100 ps when nSUB /= '0' else Z; end BEH; CMOS áramkörök

137 architecture BEH of R_nfet is begin
G <= s1 when (G = '1' or G = w1) else s0 when (G = '0' or G = w0) else Z after 100 ns when G = s1 or G = s0 else Z; D <= w0 after 100 ps when nSUB = '0' and (G = '1' or G = w1 or G = s1 or G = U) and S = '0' else w1 after 100 ps when nSUB = '0' and S = '1' else U after 100 ps when nSUB = '0' and (G = '1' or G = w1 or G = s1 or G = U)and (S = w0 or S = U ) else CMOS áramkörök

138 U after 100 ps when nSUB = '0' and
(G = '1' or G = w1 or G = s1 or G = U)and (S = w1 or S = U) else s0 after 100 ps when (nsub = '0' and (D = '0' or D = w0) and (G = '0' or G = w0 or G = s0)) else s1 after 100 ps when (nsub = '0' and (D = '1' or D = w1) and (G = '0' or G = w0 or G = s0)) else Z after 10 ns when ((D = s0 or D = s1) and (G = '0' or G = w0 or G = s0) and nSUB = '0' ) else Z after 100 ps when ( nsub = '0' and S = Z) else Z after 100 ps when (nsub = '0' and G = Z ) else U after 100 ps when nSUB /= '0' else Z; end BEH; CMOS áramkörök

139 ( CNODE : inout newbit); end; architecture BEH of CAPAC is begin
entity CAPAC is port ( CNODE : inout newbit); end; architecture BEH of CAPAC is begin CNODE <= s1 when CNODE = '1' or CNODE = w1 else s0 when CNODE = '0' or CNODE = w0 else Z after 100 ns when CNODE = s1 or CNODE = s0 else Z; end BEH; CMOS áramkörök

140 Bemenetek és kimenetek védelme statikus feltöltődés és túlfeszültség ellen.
CMOS áramkörök

141 Védődiódák CMOS áramkörök

142 INPUT/OUTPUT védelemmel
CMOS áramkörök

143 Bevezetés az analóg CMOS tervezésbe
CMOS áramkörök

144 Szimulátorok analóg tervezéshez
A BERKELEY-SPICE IPARI/KERESKEDELMI VÁLTOZATAI: A MICROSIM CÉG PSPICE PROGRAMJA PC-RE A CADENCE CÉG IC TERVEZŐJE AZ OPUS/SPECTRE A MENTOR-GRAPHICS CÉG ELDOD SZIMULÁTORA A LINEAR TECHNOLOGY CÉGTŐL AZ LTSPICE CMOS áramkörök

145 Hálózat-analízis (szimuláció) programok szolgáltatásai
DC analízis (munkapontok kiszámítása) Kisjelű AC analízis (frekvenciafüggés) harmonikus és négyszög-gerjesztéssel Nagyjelű tranzisens analízis A szimulálandó modell tervezése egyszerű eszközmodelleken alapuló méretezéssel történik. CMOS áramkörök

146 Lineáris ellenállások
- Poliszilícium : 10 ohm/square - Speciális szilicid : 100 ohm/square n- és p- diffúziós csíkok : 100 ohm/square Ezek igen kis értékek, csak kis ellenállások, például bemeneti áram-korlátozás) megvalósítását teszik lehetővé. Gyakori layout alakzat a meander. CMOS áramkörök

147 Nemlineáris ellenállások MOSFET eszközökkel
Ha a VGS = VDS, akkor mindkét MOSFET telítési módban működik, és nemlineáris ellenállást valósít meg. Ha a W kicsi, és az L nagy, nagy ellenállású eszközök valósíthatók meg. Tervezzünk ilyen ellenállásokat! Például n-MOSFET, W = 1.0 , L = 10 mikron CMOS áramkörök

148 19. gyakorlat. Mérjük meg becsléses pontossággal az n-MOSFET és a p-MOSFET csatornák négyzetes ellenállását egy effektív RC időállandó mérésével CMOS áramkörök

149 p+-n átmenet kapacitása : n+ - p átmenet kapacitása :
20. gyakorlat. Mérjük meg becsléses pontossággal a következő felületegységre (/um2) kapacitásokat, RC időállandó mérésének segítségével poly1-poly2 kapacitás : p+-n átmenet kapacitása : n+ - p átmenet kapacitása : fém1-fém2 kapacitás : - n-MOSFET kapacitás : - p-MOSFET kapacitás : CMOS áramkörök

150 Diszkrét n-MOSFET földelt-forrású erősítő
CMOS áramkörök

151 Nemlineáris p-MOSFET terhelésű erősítő
CMOS áramkörök

152 Szimmetrikus kimenetű differenciálk-erősítő
CMOS áramkörök

153 Aszimmetrikus kimenetű differenciál erősítő
CMOS áramkörök

154 21. gyakorlat. A microwind beépített SPICE szimulátora segítségével oldjuk meg a négy bemutatott erősítőre felírt egyenleteket! CMOS áramkörök