Страница: 3/5
Методика расчета параметров компонентов nМОП ключа.
Напряжение источника питания равно
На входе логического элемента действует напряжение:
Пороговое напряжение транзистора при нулевом напряжении затвор-исток выражается из формулы для нахождения помехоустойчивости:
Максимальный ток, при котором открыты ключевые транзисторы Т1 и Т2 в nМОП ключе, находится из выражения:
Напряжение смещения затвора нагрузочного транзистора (чтобы он работал в крутой области) рассчитывается по формуле:
Для расчета крутизн nМОП ключа, необходимо рассмотреть совместную выходную ВАХ работы этого ключа. На рис.1 представлена такая совместная ВАХ трех транзисторов: нагрузочного Т3 и двух ключевых транзисторов Т1 и Т2, включенных параллельно, таким образом, что реализуется логическая схема ИЛИ-НЕ. Рассмотрим два случая, обозначенные на графике точками 1 и 2.
Случай 1. Потенциалы на обоих затворах ключевых транзисторов Т1 и Т2 одинаковы и равны уровню логической 1. Тогда при одинаковых транзисторах Т1 и Т2 ток нагрузочного транзистора Т3 равен:
и он не должен превышать ток указанный в техническом задании. А выходное напряжение ключа должно быть меньше, чем уровень логического 0:
Следовательно, точка 1 будет описываться следующей системой уравнений:
Эту систему можно преобразовать к виду:
Случай 2. В этом случае на одном из ключевых транзисторов действует уровень логической 1, а на другом - уровень логического 0. Поэтому весь ток протекающий через нагрузочный транзистор Т3 равен току протекающему только через один из двух ключевых транзисторов:
причем:
А выходной потенциал не должен превышать указанный уровень логического 0. В результате точка 2 на графике будет описана второй системой уравнений:
Затем эту систему можно привести к уравнению вида:
По этому уравнению можно сразу рассчитать отношение крутизн. Затем из уравнения выведенного в первом случае, после раскрытия скобок, преобразования и приведения подобных, получим уравнение вида:
,
где
тогда решением квадратного уравнения будет:
Воспользовавшись уравнениями из первого случая, находим соответствующие крутизны транзисторов, которые определяются как:
Размеры соответствующих транзисторов nМОП ключа выводятся из формулы для определения крутизны:
где удельная крутизна равна:
На размеры транзисторов накладывается дополнительное условие минимально допустимого размера элемента. Для поликремния эти условия равны:
Реферат опубликован: 14/10/2009