Circuiti Elettronici Digitali L

Circuiti Elettronici Digitali L-A
18 luglio 2006
Esercizio 1
1. Quanto vale il consumo di potenza dinamico di una porta logica alimentata a VDD = 2.5V, la cui
tensione di uscita VO commuta su una capacità di carico CL = 200fF tra VOL = 0.3V e VOH = 2.3V
ad una frequenza f = 500MHz?
2. Se in un invertitore CMOS viene raddoppiata la lunghezza di canale L dei due transistori, come si
modifica, in prima approssimazione
• la capacità di ingresso Cg
• le resistenze equivalenti Rn ed Rp
• la capacità intrinseca di uscita Co
Esercizio 2
Con riferimento al circuito in figura:
VDD
CK
Mp
OUT
C
A
M3
M4
X
Y
M1
M2
C
CL
B
Z
CK
Mn
sapendo che VDD = 3V, CL = 100fF, VT n0 = |VT p0 | = 0.6V, βn0 = 30µA/V 2 , βp0 = 10µA/V 2 ,
γn = γp = 0, λn = λp = 0V−1 si chiede:
1. spiegare il ruolo che hanno i transistori Mn e Mp che compaiono nello schema.
2. Determinare la funzione logica realizzata al nodo OUT.
3. Considerando come unico effetto reattivo presente nel circuito la capacità CL , trovare il fattore di
forma Sp del transistore Mp in modo che il tempo di salita (al 50% della escursione) del nodo OUT
non sia superiore a 5ns.
4. Supponendo che tutti i transistori a canale n abbiano lo stesso fattore di forma Sn e considerando
ancora come unico effetto reattivo presente nel circuito la capacità CL , dimensionare il circuito in
modo che il ritardo di propagazione tpHL non sia superiore a 30ns.
1
5. Il circuito in esame può soffrire del problema della condivisione di carica (charge sharing) con
effetti sul nodo di uscita. Descrivere un caso in cui il problema si manifesta e indicare come varia
la tensione al nodo di uscita.
6. Completare il diagramma temporale in figura indicando chiaramente il valore delle tensioni raggiunte sui nodi OUT, X, Y, Z nelle diverse situazioni.
VDD
CK
0
VDD
A,B
0
VDD
C
0
VDD
OUT
0
VDD
X
0
VDD
Y
0
VDD
Z
0
7. Supponendo di avere a disposizione i segnali di ingresso A, B, C nella sola forma vera, disegnare lo
schema a pass transistor che realizza la stessa funzione logica OUT.
Esercizio 3
Spiegare dove e perchè viene impiegato il Sense Amplifier e cosa si intende per “sensibilità”.
Esercizio 4
1. Disegnare la struttura di una cella di memoria RAM a 1T.
2. Descrivere come avviene l’operazione di lettura del contenuto memorizzato.
3. Indicare quali vantaggi e quali svantaggi presenta la realizzazione della struttura di memoria a 1T
rispetto all’uso di una cella statica
2