INF400 Del 5 Sask dgal MOS Elmore forsnkelsesmodell modell: modell NANDN: NAND 1 9 Forsnkelsesmodell: N 1 j 1 j 1
NAND Ulegg 7 10 1
Parassk dsforsnkelse: V kaller dffusjonskapasanser for parasske kapasanser som bdrar l parassk dsforsnkelse. Ekserne kapasanser er defner som gaekapasans for porer som skal drves. Eksempel NAND som skal drve h lsvarende porer: Enkel modell: Parassk dsforsnkelse: 1 Tdsforsnkelse: Elmore: Parassk dsforsnkelse: 10 Tdsforsnkelse: 1 5h 10 5h 0 h=4: Elekrsk effor V kaller forholde mellom eksern las (kapasans) og nngangslas for elekrsk effor. Dee forholde kalles fanou og skrves som h. Logsk effor V kaller forholde mellom en pors nngangskapasans og nngangskapasansen l en nverer som leverer samme ugangssrøm for logsk effor g.
V defnerer h som analle denske porer son en spesfkk por skal drve. Effor dsforsnkelse: V lar NAND poren drve e anall lsvarende porer, for eksempel h =5. Dersom v forandrer ranssorbreddene den drvende poren med en fakor k vl dee bey a parassk kapasans øker med en fakor k, dvs. h=h /k. Eksempel NAND: Oppgave 4. Logsk funksjon: Y A B D Dffusjonskapasanser: 4
5 Wors case: Opprekk: pmos ranssorer sere. Nedrekk: nmos ranssorer sere. Dffusjonskapasanser: 8 4 1 Opprekk: 0 1 D B A 0 1 D B A N j j 0 8 4 1 1 Nedrekk: N j j 14 4 1 1 1
Oppgave 4.4 Fnn wors case dsforsnkelse for en n-nngangs NO por ved å bruke Elmore forsnkelsesmodell. Velger bredde på pmos ranssorer: Wp nw n Fnner ugangslasen: u n n n Sgedsforsnkelse: n 1 n n n 1 Falldsforsnkelse: n Eksamensoppgave 005 G kresen l høyre, der ranssorenes bredde (Wrelav) er oppg relav l mnmumsranssorer W = 0.4μm og L = 0.μm en 0.μm MOS eknolog. Ana a alle ranssorer har mnmumslengde. Ana vdere a mnmum konaksørrelse er 0.1μm og a mnumumsoverlapp mellom meall og dffusjon (m1d), nkluder konak, er 0.15μm. Ana a poren kke drver andre porer, dvs. ngen eksern las, og beregn kapasansen på porens ugang. Bruk enkle modeller og ana a jbs = 1.5fF/μm og jbssw = 0.1fF/μm. Ana vdere a dffusjonsområde srekker seg 0.μm u fra gaen (polyslsum). Dffusjonskapasans for e mnmums dffusjonsområde, 0.4 m x 0. m: W 0. m W 0.4 m dff W W 0.5 0.5 ff m ff m jbs 0.04 ff jbssw Mnumum dffusjonskapasans: ff dff mnmum W 0.5 m 0. ff
Ugangsskapasans: u 9 dff mnmum dff mnmum 1.8 ff 1 dff mnmum Ana a mosandsverden for mnmumsranssorer er for nmos ranssorer og for pmos ranssorer. Hvlken prosessparameer vl ypsk g en slk forskjell mosand for nmosog pmos ranssorer som er lke sore? Ana a = kω og bruk Elmore forsnkelses modell l å fnne porens (Fg. 5) parasske dsforsnkelse når alle ngangene er 0 (A=B==0). Elmore forsnkelsesmodell: dff mnmum dff 15 dff mnmum 15 k 0. ff 9 ps mnmum 4 9 dff mnmum 7
Prøveeksamen 005 G poren l høyre, der alle ranssorene har mnmumslengde (0.μm) og bredden på pmos ranssorene er P ganger mnmumsbredde (0.4μm) og bredden på nmos ranssorene er N ganger mnmum bredde. Fnn N og P slk a nrnskk kapasans blr mns mulg og a effekv mosand opprekk og nedrekk blr lke ( wors case ). Ana vdere a mnmums konaksørrelse er 0.1μm og a mnmumsoverlapp mellom meall og dffusjon (m1d), nkluder konak, er 0.15μm. Ana a poren kke drver andre porer, dvs. ngen eksern las, og beregn kapasansen p a porens ugang. Bruk enkle modeller og ana a jbs = 1.5fF/μm og jbssw = 0.1fF/μm. Ana vdere a dffusjonsområde srekker seg 0.μm u fra gaen (polyslsum). Dffusjonskapasans for e mnmums dffusjonsområde, 0.4 m x 0. m: W dff W 0. 0.5 ff m m jbs W 0.4 m jbssw Velger bredde på ranssorer: W p W n Ugangsskapasans: u dff 1. ff dff mnmum mnmum 1 dff mnmum 8
Lneær forsnkelsesmodell Normalser dsforsnkelse: d f p Effor dsforsnkelse f gh Parassk dsforsnkelse Elekrsk effor h: u h n Oppgave 4.5 Lag en fgur som vser dsforsnkelse som funksjon av elekrsk effor for en nngangs NO por. Hvordan blr dsforsnkelsen sammenlgne med nngangs NAND por? 9
Logsk effor V kaller forholde mellom en pors nngangskapasans og nngangskapasansen l en nverer som leverer samme ugangssrøm for logsk effor g. Parassk dsforsnkelse V defnerer parassk dsforsnkelse som dsforsnkelse en por uen eksern las. Por 1 4 n Inverer 1 Anall nnnganger NAND 4 n NO 4 n Trsae 4 n N- nngangs NAND por: n 1 n 1 1 n j 1 j 1 5 j j n nn n I realeen øker parassk dsforsnkelse kvadrask med anall nnganger. INF400/4400 Del 5 Sask dgal MOS 10
Sge- og falldsforsnkelse for nngang For en mer press esmerng av dsforsnkelse må v a hensyn l sge- og falldsforsnkelse på nnganger. Tdsforsnkelse: sep kan 1 V V DD Ingen dsforsnkelse på nngangene Sge- eller falldsforsnkelse for nnganger Ulk ranssjonsdspunk for nnganger 11
MOS kapasanser for nverer ved ranssjon 1
Gae source kapasans Boosrappng Spennngsendrng: V u gd las V nn 1
Tdsforsnkelse en logsk por er enhesforsnkelse = Logsk effor g = 1 Parassk dsforsnkelse p = 1 Tdsforsnkelse: d ( f gh (1 h 5 p) p 1) Tdsforsnkelse for por: gh p (1 1 1) Tdsforsnkelse oscllaor: oscllaor N Frekvens: f oscllaor 1 N 14