SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně
SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně
Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 79Charakteristické vlastnosti jednoduchého proudového zrcadla zde jsou uvedeny požadované parametry navrhovaného napěťového děliče• Rozsah napětí na výstupním terminálu• Velikost proudu v pracovním bodě (ztrátový výkon)Co by mělo být na začátku zadánonásledující parametry jsou nezbytné pro uspěšný návrh. Mohou být získány:• Zadány• Vypočteny z jiných známých parametrů a konstant• Získány z výsledků SPICE simulacíKonstanty mohou být závislé:• použité technologii• typu MOS tranzistoru (NMOS nebo PMOS)• velikosti rozměru kanálu MOS tranzistoru (!)Postup řešenía) dělič MOS-R[2] Pracovní bod – zadáno: VDD (VSS), V ref , (KP, V th ), max. ztrátový výkon;Využijeme rovnice pro proud MOS tranzistorem v saturaci Id=KP*W*(V GS -V th ) 2 /2L[3] Volba délky kanálu L volíme násobek L min (~5x až 10x); pokud je rozdíl V out -V TH (odpovídá V GS -V TH )veliký volíme větší násobky[4] Výpočet R (v případě MOS-R)Použijeme Ohmův zákon; I in a VDD zadáno, V GS =V out známeV R =VDD-V out a R=V R /I in[5] Určení velikostí kanálů MOS tranzistorůStačí spočítat W 1 pro M1: I DS =KP*W 1 *(V GS1 -V thn ) 2 /2L 1 kde V GS1 odpovídá (V out -VSS)V případě MOS-MOS zopakujem výpočet pro W 2W 2 pro M2: I DS =KP*W 2 *(V GS2 -V thp ) 2 /2L 2 kde V GS2 odpovídá (VDD-V out )Příklad 8.1 Požadavky: V ref =0,6 V, P max =50µWV DD =1,2 V, VSS=0 V (gnd) Parametry (technologie):L min =0,12umKp n =1,0E-3 A/V 2 , Kp p =0,35E-3 A/V 2 , V THn =0,4 V, V THp =-0,45 V[1] Určení I biasP max =50µW, VDD=1,2 V I=P/V=50E-6/1,2=41,6 µA
80 FEKT Vysokého učení technického v BrněProud děličem nesmí přesáhnout 42 µA zvolíme 30 µASamozřejmě čím menší bude proud děličem tím menší budou výkonové ztráty. Problém svelmi malým proudem se však může ukázat ve chvíli, kdy nám rozměry MOS tranzistorůděliče vyjdou příliš malé na to, aby se dali slušně realizovat v layoutu. (toto hrozí hlavně vpřípadě kdy je rozdíl V GS -V TH větší).[2] Určení délky kanálu MOS tranzistorůzvolíme L=5*L min =0,6µmPlatí také L 1 =L 2 =L[3] Výpočet RR=(VDD-V out )/I in =(1,2-0,6)/30E-6=20kΩZkontrolujte zda je hodnota odporu realizovatelná na čipu. Pokud by hodnota byla přílišvysoká, je třeba v každém případě R PMOS tranzistorem. Tzn. zvolit dělič MOS-MOS[4] Určení šířky kanálů M1 aM2W 1 =2*L*I BIAS /KP n (V GS1 -V THn ) 2 =2*0,6E-6*30E-6/(1,0E-3(0,6-0,4) 2 )= XXXµmW 2 =2*L*I BIAS /KP p (V GS2 -V THp ) 2 =2*0,6E-6*30E-6/(0,35E-3(-0,6 - - 0,45 2 )= XXXµmOpět je potřeba se nad výsledkem zamyslet. Pokud jsou výsledné velikosti tranzsitorůpříliš velké, je možné zvětšit V GS nebo zmenšit délku kanálu L MOS traznistorů.V opačném případě (příliš malé rozměry problémy při matchingu v layoutu) VGSzmenšujeme.nebo prodloužíme délku kanálu.
- Page 29 and 30: 28 FEKT Vysokého učení technick
- Page 31 and 32: 30 FEKT Vysokého učení technick
- Page 33 and 34: 32 FEKT Vysokého učení technick
- Page 35 and 36: 34 FEKT Vysokého učení technick
- Page 37 and 38: 36 FEKT Vysokého učení technick
- Page 39 and 40: 38 FEKT Vysokého učení technick
- Page 41 and 42: 40 FEKT Vysokého učení technick
- Page 43 and 44: 42 FEKT Vysokého učení technick
- Page 45 and 46: 44 FEKT Vysokého učení technick
- Page 47 and 48: 46 FEKT Vysokého učení technick
- Page 49 and 50: 48 FEKT Vysokého učení technick
- Page 51 and 52: 50 FEKT Vysokého učení technick
- Page 53 and 54: 52 FEKT Vysokého učení technick
- Page 55 and 56: 54 FEKT Vysokého učení technick
- Page 57 and 58: 56 FEKT Vysokého učení technick
- Page 59 and 60: 58 FEKT Vysokého učení technick
- Page 61 and 62: 60 FEKT Vysokého učení technick
- Page 63 and 64: 62 FEKT Vysokého učení technick
- Page 65 and 66: 64 FEKT Vysokého učení technick
- Page 67 and 68: 66 FEKT Vysokého učení technick
- Page 69 and 70: 68 FEKT Vysokého učení technick
- Page 71 and 72: 70 FEKT Vysokého učení technick
- Page 73 and 74: 72 FEKT Vysokého učení technick
- Page 75 and 76: 74 FEKT Vysokého učení technick
- Page 77 and 78: 76 FEKT Vysokého učení technick
- Page 79: 78 FEKT Vysokého učení technick
- Page 83 and 84: 82 FEKT Vysokého učení technick
- Page 85 and 86: 84 FEKT Vysokého učení technick
- Page 87 and 88: 86 FEKT Vysokého učení technick
- Page 89 and 90: 88 FEKT Vysokého učení technick
- Page 91 and 92: 90 FEKT Vysokého učení technick
- Page 93 and 94: 92 FEKT Vysokého učení technick
- Page 95 and 96: 94 FEKT Vysokého učení technick
- Page 97 and 98: 96 FEKT Vysokého učení technick
- Page 99 and 100: 98 FEKT Vysokého učení technick
- Page 101 and 102: 100 FEKT Vysokého učení technick
- Page 103 and 104: 102 FEKT Vysokého učení technick
- Page 105 and 106: 104 FEKT Vysokého učení technick
- Page 107 and 108: 106 FEKT Vysokého učení technick
- Page 109 and 110: 108 FEKT Vysokého učení technick
- Page 111 and 112: 110 FEKT Vysokého učení technick
- Page 113 and 114: 112 FEKT Vysokého učení technick
- Page 115 and 116: 114 FEKT Vysokého učení technick
- Page 117 and 118: 116 FEKT Vysokého učení technick
- Page 119 and 120: 118 FEKT Vysokého učení technick
- Page 121 and 122: 120 FEKT Vysokého učení technick
- Page 123 and 124: 122 FEKT Vysokého učení technick
- Page 125 and 126: 124 FEKT Vysokého učení technick
- Page 127 and 128: 126 FEKT Vysokého učení technick
- Page 129 and 130: 128 FEKT Vysokého učení technick
Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 79Charakteristické vlastnosti jednoduchého proudového zrcadla zde jsou uvedeny požadované parametry navrhovaného napěťového děliče• Rozsah napětí na výstupním terminálu• Velikost proudu v pracovním bodě (ztrátový výkon)Co by mělo být na začátku zadánonásledující parametry jsou nezbytné pro uspěšný návrh. Mohou být získány:• Zadány• Vypočteny z jiných známých parametrů a konstant• Získány z výsledků <strong>SP</strong>ICE simulacíKonstanty mohou být závislé:• použité technologii• typu MOS tranzistoru (NMOS nebo PMOS)• velikosti rozměru kanálu MOS tranzistoru (!)Postup řešenía) dělič MOS-R[2] Pracovní bod – zadáno: VDD (VSS), V ref , (KP, V th ), max. ztrátový výkon;Využijeme rovnice pro proud MOS tranzistorem v saturaci Id=KP*W*(V GS -V th ) 2 /2L[3] Volba délky kanálu L volíme násobek L min (~5x až 10x); pokud je rozdíl V out -V TH (odpovídá V GS -V TH )veliký volíme větší násobky[4] Výpočet R (v případě MOS-R)Použijeme Ohmův zákon; I in a VDD zadáno, V GS =V out známeV R =VDD-V out a R=V R /I in[5] Určení velikostí kanálů MOS tranzistorůStačí spočítat W 1 pro M1: I DS =KP*W 1 *(V GS1 -V thn ) 2 /2L 1 kde V GS1 odpovídá (V out -VSS)V případě MOS-MOS zopakujem výpočet pro W 2W 2 pro M2: I DS =KP*W 2 *(V GS2 -V thp ) 2 /2L 2 kde V GS2 odpovídá (VDD-V out )Příklad 8.1 Požadavky: V ref =0,6 V, P max =50µWV DD =1,2 V, VSS=0 V (gnd) Parametry (technologie):L min =0,12umKp n =1,0E-3 A/V 2 , Kp p =0,35E-3 A/V 2 , V THn =0,4 V, V THp =-0,45 V[1] Určení I biasP max =50µW, VDD=1,2 V I=P/V=50E-6/1,2=41,6 µA
Change language