INF3400 Del 3 TeoriUtvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

CMOS inverter og DC karakteristikkCMOS inverter:

pMOS transistor:

nMOS transistor:

utDD

dpspsdp

innDD

gpspsgp

VV

VVV

VV

VVV

AV Lineær Metning

Vgsn < Vtn Vgsn > Vtn Vgsn > Vtn

Vinn < Vtn Vinn > Vtn Vinn > Vtn

Vdsn < Vgsn - Vtn Vdsn > Vgsn - Vtn

Vut < Vinn - Vtn Vut > Vinn - Vtn

AV Lineær Metning

Vsgp < |Vtp| Vsgp > |Vtp| Vsgp >|Vtp|

Vinn > VDD+Vtp Vinn < VDD+Vtp Vinn < VDD+Vtp

Vsdp < Vdsat Vsdp > Vdsat

Vsdp < Vsgp - |Vtp|

Vsdp > Vsgp - |Vtp|

-Vut < Vtp - Vinn -Vut > Vtp - Vinn

Vut > Vinn - Vtp Vut < Vinn - Vtp

Område A:

02

02

sdptpsgpp

sdptpsgpp

dsndsp

VVV

VVV

II

DDut

utDDutDD

tpinnDDp

sdpsdp

tpsgpp

dsndsp

VV

VVVV

VVV

VV

VV

II

02

02

PÅ, lineær

AV

Område B:

tDDinnDDtinnut

tinnn

utDDutDD

tinnDDp

tngsnn

sdpsdp

tpsgpp

dsndsp

VVVVVVV

VVVVVV

VVV

VVVV

VV

II

22

22

22

2

2

PÅ, lineær

PÅ, metning

Område C:

2

22

22

22

22

DDinn

tinnn

tinnDDp

tngsnn

tpsgpp

dsndsp

VV

VVVVV

VVVV

II

PÅ, metning

PÅ, metning

Område D:

tDDDDinntinnut

utut

tinnntinnDDp

dsndsn

tngsnntpsgpp

dsndsp

VVVVVVV

VV

VVVVV

VV

VVVV

II

22

22

22

2

2

PÅ, metning

PÅ, lineær

02

02

sdptpsgpp

sdptpsgpp

dsndsp

VVV

VVV

II

0

02

20

ut

utut

tninnn

dsndsn

tnsgpn

dsndsp

V

VV

VV

VV

VV

II

Område E:PÅ, lineær

AV

Inverter transisjon:

I områdene B, C og D er begge transistorene PÅ, slik at det går en strøm mellom spenningsforsyningene.

Transistorstørrelser

tgsdsgstgsds

tgsgsdsds

tgsds

gsds

VVVVVVI

VVVVV

VVI

VI

,V metning PÅ,

V0 ,Vlineær PÅ, 2

V AV 0

t2

dst

t

Støymargin

IHOHH

OLILL

VVNM

VVNM

Høyeste inngang tolkes som 0.

Høyeste utgang defineres som 0.

Laveste inngang tolkes som 1.

Laveste utgang defineres som 1.

Kanalforkortning (kanallengdemodulasjon)

deff LLL

Liten Vgd (som indirekte gir stor Vds) betyr at det ikke dannes kanal ved drain siden. En høy drain spenning vil skyve kanalen mot source siden:

Den effektive kanallengden vil bli mindre enn nominell (tegnet) lengde:

Dette betyr at strømmen vil stige for økende Vds i metning og kan modelleres som:

tgsdstgsdsntgsds

tgsdstgsdsndsds

tgsds

tgsds

VVVVVVλVVI

VVV VV VλVV

VVI

V VI

, metning PÅ, 1

0 ,lineær PÅ, 12

AV 0

2

tgsdstgsdsntgsds

tgsdstgsdsndsds

tgsds

tgsds

VVVVVVλVVI

VVV VV VλVV

VVI

V VI

, metning PÅ, 1

0 ,lineær PÅ, 12

AV 0

2

Invertere med statisk last

Motstand:

Strømkilde:

dsn

utDDlast I

VVR

Pseudo nMOS inverter

Strømforbruk:

Body effekt

SsbStntn VVV 0

Modell:

der:

ox

ASi

T

i

ATS

C

Nq

q

kTV

n

NV

2

ln2

Pass transistor DC karakteristikkTerskelfall: