• No results found

v IN = 0 v OUT = V DD r DSN r PDN

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "v IN = 0 v OUT = V DD r DSN r PDN"

Copied!
37
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

VDD

rSDP rPUN

rDSN rPDN vOUT vIN

VDD

vOUT vIN

rSDP rPUN

rDSN rPDN vIN = 0

vOUT = VDD

vIN = VDD vOUT = 0

(2)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

VDD

rSDP rPUN

rDSN rPDN vOUT vIN

vIN = 0

vOUT = VDD

QP: Triode small vSD QN: Cutoff

rPUN = rSDP

(3)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

VDD

rSDP rPUN vOUT

vIN = 0

vOUT = VDD

QP: Triode small vSD QN: Cutoff

rPUN = rSDP

(4)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

VDD

rSDP rPUN

rDSN rPDN vOUT vIN

vIN = VDD vOUT = 0 QP: Cutoff

QN: Triode small vDS rPDN = rDSN

(5)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

rDSN rPDN vOUT

vIN = VDD vOUT = 0 QP: Cutoff

QN: Triode small vDS rPDN = rDSN

(6)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

rPDN vOUT vIN = VDD vOUT = 0 QP: Cutoff

QN: Triode small vDS rPDN = rDSN

VDD

rPUN

vOUT vIN = 0

vOUT = VDD

QP: Triode small vSD QN: Cutoff

rPUN = rSDP

(7)

vIN VDD

t

(8)

vIN VDD

vOUT VDD

t

t

(9)

CMOS Inverter

VDD vIN

VDD

vOUT

(10)

vIN

VDD CMOS Inverter

vOUT VDD

(11)

vIN

VDD CMOS Inverter

vOUT VDD

(12)

vIN

VDD CMOS Inverter

vOUT

C

(13)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

rPDN vOUT vIN = VDD vOUT = 0 QP: Cutoff

QN: Triode small vDS rPDN = rDSN

VDD

rPUN

vOUT vIN = 0

vOUT = VDD

QP: Triode small vSD QN: Cutoff

rPUN = rSDP

(14)

vOUT vIN

VDD CMOS Inverter

rPDN

vOUT vIN = VDD

vOUT = 0 QP: Cutoff

QN: Triode small vDS rPDN = rDSN

VDD

rPUN

vOUT vIN = 0

vOUT = VDD

QP: Triode small vSD QN: Cutoff

rPUN = rSDP

C

C

(15)

CMOS Inverter

rPDN

vOUT vIN = VDD

vOUT = 0 VDD

rPUN

vOUT vIN = 0

vOUT = VDD

C C

(16)

vIN(t), vOUT(t) = ?

t=0

rPDN

vOUT(t)=?

VDD rPUN

vOUT(t)=?

C C

t=0-

t=0+

t

(17)

vIN(t), vOUT(t) = ?

t=0

rPDN VDD

rPUN

vOUT(0)=VDD

C C

t=0-

t=0+ vOUT(t)=?

t

(18)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

rPDN vOUT(t)/rPDN = C∙vOUT’(t)

vOUT(t) = A1∙exp(-t/(rPDN∙C)) + A2 vOUT(0)=VDD, vOUT(∞)=0

vOUT(t) = VDD∙exp(-t/(rPDN∙C)) VDD

rPUN

vOUT(0)=VDD

C C

t=0-

t=0+ vOUT(t)

t

(19)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

rPDN

vOUT(t)=VDD, t < 0 vOUT(t) = VDD∙exp(-t/(rPDN∙C)) t > 0 VDD

rPUN

vOUT(0)

C C

t=0-

t=0+ vOUT(t)

t

(20)

vIN(t), vOUT(t)

rPDN vOUT(t) = VDD∙exp(-t/(rPDN∙C))

ir = vOUT/rPDN = (VDD/rPDN)∙exp(-t/(rPDN∙C)) PPDN = vOUT2/rPDN

PPDN = (VDD2/rPDN)∙exp(-2t/(rPDN∙C)) VDD

rPUN

vOUT(0)

C C

t=0-

t=0+ vOUT(t)

t

(21)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

rPDN

VDD rPUN

vOUT(0)=?

C t=0+ C

t=0- vOUT(t)=0

t

(22)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

rPDN

VDD rPUN

C

C t=0+

t=0- vOUT(t)

t

vOUT(t) = 0, t < 0

vOUT(t) = VDD – VDD∙exp(-t/(rPUN∙C)) t > 0 vOUT(t)=0

(23)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

rPDN

VDD rPUN

C

C t=0+

t=0- vOUT(t)

t

vOUT(t) = 0, t < 0

vOUT(t) = VDD – VDD∙exp(-t/(rPUN∙C)) t > 0 vOUT(t)=0

(24)

vIN(t), vOUT(t)

rPDN

VDD rPUN

C

C t=0+

t=0- vOUT(t)

vOUT(t) = VDD – VDD∙exp(-t/(rPUN∙C)) t

ir = (VDD – vOUT)/rPUN = (VDD/rPUN)∙exp(-t/(rPUN∙C)) PPUN = (VDD2/rPUN)∙exp(-2t/(rPUN∙C))

PSUPPLY = (VDD2/rPUN)∙exp(-t/(rPUN∙C)) vOUT(t)=0

(25)

vIN(t), vOUT(t)

rPDN

vOUT(t)=?

VDD rPUN

vOUT(t)=?

C C

t

(26)

iC(t), iSUPPLY(t)

t vIN(t), vOUT(t)

t

PSUPPLY, PPUN,PDN

t

(27)

PSUPPLY, PPUN,PDN

t PSUPPLY = (VDD2/rPUN)∙exp(-t/(rPUN∙C))

PAVG = (1/T) ∫T (VDD2/rPUN)∙exp(-t/(rPUN∙C) dt

PAVG = - (1/T) rPUN∙ C (VDD2/rPUN)∙exp(-t/(rPUN∙C) | 0 to T PAVG = (1/T) C (VDD2) if rPUNC << T

vIN(t), vOUT(t)

t

PAVG = f∙C∙VDD2

(28)

vIN(t), vOUT(t)

t

t τPHL = t50 on top plot

τPLH = t50 on bottom plot τTHL = t10 – t90 on top plot

τTLH = t90 – t10 on bottom plot t90 t50 t10

t10 t50 t90 0.9VDD

0.5VDD 0.1VDD

0.9VDD 0.5VDD 0.1VDD

(29)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

vOUT(t50) = VDD∙exp(-t50/(rPDN∙C)) = VDD/2 -t50/(rPDN∙C) = ln(1/2)

t50 = rPDN∙C∙ln(2)

-t10/(rPDN∙C) = ln(1/10) t10 = rPDN∙C∙ln(10)

-t90/(rPDN∙C) = ln(9/10) t90 = rPDN∙C∙ln(10/9)

t

(30)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

τPHL = t50 = rPDN∙C∙ln(2)

τTHL = t10 – t90 = rPDN∙C∙ln(10) – rPDN∙C∙ln(10/9)

τTHL = rPDN∙C∙(ln(10) – ln(10/9)) = rPDN∙C∙ln(10∙9/10)

t

τPHL = rPDN∙C∙ln(2) τTHL = rPDN∙C∙ln(9)

(31)

vIN(t), vOUT(t)

t

t t90 t50 t10

t10 t50 t90 0.9VDD

0.5VDD 0.1VDD

0.9VDD 0.5VDD 0.1VDD

τPHLPLH = rPDN,PUN∙C∙ln(2) τTHLTLH = rPDN,PUN∙C∙ln(9)

This is for the simple model of a resisitor and capacitor.

(32)

vIN(t), vOUT(t)

t=0

vOUT(t) = VDD∙exp(-t/(rPDN∙C)) kn = 130 mA/V

Vtn = 1.62 V VDD = 5 V C = 200 nF

rPDN = rDS = 1/(.130*(5-1.62)) = 2.27 Ω rPDN∙C = 454 nsec

vOUT(t) = 5∙exp(-t/(454x10-9))

t

-5 0 5 10

time (usec) 0

1 2 3 4 5

v

v I N v

O U T

(33)

-5 0 5 10 time (usec)

0 1 2 3 4 5

v

kn = 130 mA/V Vtn = 1.62 V VDD = 5 V C = 200 nF

(34)

vIN(t), vOUT(t)

t PAVG = f∙C∙VDD2

τPHLPLH = rPDN,PUN∙C∙ln(2) τTHLTLH = rPDN,PUN∙C∙ln(9)

fmax ~ 1/τT ~ 1/(rPDN,PUN∙C) rSD,DS = 1/(k’(W/L)(VDD-Vt))

For this model the minimum clock period is proportional to τTHL or τTHL.

(35)

vIN(t), vOUT(t)

PAVG = N∙f∙C∙VDD2 fmax ~ (2/C)∙k’∙(W/L)∙(VtDD-Vt)

Performance (fmax) vs. Power Dissipation (PD) vs. Area/Number (A,N) (assume always operating at fmax)

1. Increase VDD (Power vs fmax)

fmax goes up by VDD-Vt

Power goes up by (VDD-Vt)∙VDD2 2. Increase W/L (fmax vs A)

fmax goes up by W

Power goes up by W

Uses more area on the IC 3. Find a better process that has

Larger k’

Smaller C, but k’=µCox, so maybe higher mobility.

Smaller Vt

f

max

P

D

A

A = N∙W∙L

(36)

vIN

VDD CMOS Inverter

vOUT VDD

(37)

vIN(t), vOUT(t) = ?

t=0

rPDN

vOUT(t)=?

VDD rPUN

vOUT(t)=?

C C

t=0-

t=0+

t

For this model, the output voltage would be a 2nd order differential equation.

a. overdamped.

b. underdamped (ringing) c. critically…

References

Related documents

Personaloptioner av serie 1 tilldelades i december 2003 och ger de anställda möjlighet att förvärva högst 330 000 aktier under perioden 1 juni 2006 till 31 maj 2009..

Vi ser stora möjligheter att kunna skapa denna typ av tjänster inom ramen för Generic Mobiles licens för 870-MHz frekvensen.. Jag vill även passa på att tacka alla kompetenta

Inom Generic Systems Sweden AB, Generic Integration Sweden AB och Racomna AB bedrivs konsultverksamhet och bolagen erbjuder högkvalitativa tjänster och lösningar för lednings-

Nextlink upplevde en mycket stark utveckling för sina professionella produkter under 2006.. Nextlinks plan är att upprätthålla sin strate- giska position i ”high end”

konkurrensen, framförallt inom Functional Foods, är inte enbart begränsad till probiotiska produkter utan kommer även från andra produkter som har starka

Autor diplomové práce ve své práci provedl komp|exní zhodnocení kvality podnikatelského prostředí v České republice. V úvodních kapitolách diplomové práce

Vzhledem k jeho stáří a moudrosti působí jako jakýsi mentor a učitel, který však také není bez chyby, a v příběhu o hobitovi je jeho postava vykreslena mnohem

[r]