Проектирование интегральных микросхем. Шелохвостов В.П - 48 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

S
01
(U
и.п
– U
вых
– U
0
)
2
= S
02
[2U
вых
(U
вх
– U
0
) – U
вых
2
]. (3.2.26)
Отсюда уравнение решается относительно U
вых
→
+
−+−+
=
1
)1(
0вхи.п
вых
m
UmmUU
U
1
)()1(])1([
2
0и.п
2
0вхи.п
+
−+−+−+−
→
m
UUmUmmUU
, (3.2.27)
где m = S
02
/S
01
– отношение значений удельной крутизны транзисторов инвертора.
Чаще статический режим инвертора рассчитывают так, чтобы при заданных значениях
0
вхвх1
UU ≥ и
1
вхвх2
UU ≤
(3.2.28)
получились выходные напряжения, удовлетворяющие неравенствам
1
выхвых1
UU ≥ и
0
выхвых2
UU ≤ . (3.2.29)
Выражение для расчета отношения значений удельной крутизны ключевого и нагрузочного транзисторов
получается в случае подстановки вторых неравенств (3.2.28), (3.2.29) в (3.2.27). При этом выполняется заданный
статический режим:
.
)()(2
)(
20
вых0
1
вх
0
вых
20
вых0и.п
UUUU
UUU
m
−−
−−
≥
(3.2.30)
Следует учитывать влияние подложки при концентрации примесей в ней более 10
15
см
–3
из следующих
соображений. При рассмотрении схемы (рис. 3.2.5, а) можно выяснить, что между истоком и подложкой
нагрузочного транзистора Т
1
существует разность потенциалов, которая изменяет пороговое напряжение U
01
транзистора. Далее это сказывается на выходном напряжении, которое определяется выражениями (3.2.25) и
(3.2.27) и может рассчитываться с учетом первого неравенства в (3.2.29) по формуле:
,)1(
пвыхвыхпвыхвых
KUUKUU −
=
−
≤
′
′
(3.2.31)
где U
вых
– напряжение без учета влияния подложки, определяемое (3.2.25);
−
−ξ−−
ξ
=
0и.п0и.п
п
UUUU
K
коэффициент влияния подложки; −εε=ξ
0зп0
/2 CqN постоянная величина для
данного транзистора.
Потенциал подложки участвует в формировании области объемного заряда в транзисторе. В случае
изменения этого потенциала происходит и изменение тока стока I
с
. Подложку в таком варианте можно считать
дополнительным затвором.
Статический режим работы инвертора с пассивной нагрузкой и двумя источниками питания.
Использование второго источника питания связано с возможностью повышения быстродействия инвер-
тора. При этом на затвор нагрузочного транзистора T
1
(см. ниже
рис. 3.2.7, а) подают напряжение от отдельного источника питания U
и.п2
> U
и.п1
+ U
0
. Тогда нагрузочная
характеристика перемещается в область малых напряжений U
с1
и становится более крутой, как показано на рис.
3.2.5, б (кривые 2 и 3). Статическая характеристика нагрузочного транзистора в приведенном случае опишется
уравнением
I
с1
= S
01
/ 2 [(U
и.п2
– U
вых
– U
0
)
2
– (U
и.п2
– U
и.п1
– U
0
)
2
]. (3.2.32)
С повышением напряжения U
и.п2
нелинейность статической характеристики уменьшается и быстродействие
схемы в пределе стремится к быстродействию инвертора с линейной нагрузкой (резистором).

Страницы