ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI

ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI
Prova scritta del 23/01/14
1)Nel circuito in figura si ha:
QP: Kp = µpCox = 50 µA/V2, VTP =-2 V, LP =2 µm
QN: Kn = µnCox = 100 µA/V2, VTN =2 V, LN =2 µm, WN=4 µm
VDD= 6 V
QP
a) Determinare il valore di WP per il quale si ottiene Vout=VTN/2 quando
Vin=VDD.
Con il valore di WP determinato al punto a):
b) determinare la tensione di soglia logica VSL. Determinare inoltre la
potenza dissipata da ciascun transistore e la pendenza della caratteristica di
trasferimento in corrispondenza di VSL.
c) supponendo che fra l’uscita e VDD sia collegato un condensatore da V
in
10 pF, calcolare la pendenza iniziale della tensione in uscita in
corrispondenza di una transizione istantanea della tensione di ingresso
dalla tensione 5 V a VSL e viceversa.
QN
Vout
2) L’inverter di riferimento per una famiglia logica CMOS è caratterizzato dalle dimensioni
seguenti: WP =3 µm, WN =2µm, LP = LN =2µm;
a) Si determini lo schema elettrico di una possibile implementazione della funzione logica:
Y = ABC+ ABC+ABC+ABC
VDD (metal)
dimensionando ciascun transistore in maniera conforme all’inverter A (poly)
Y (poly)
B (metal)
di riferimento.
b) Si rappresenti il circuito determinato al punto a) mediante “stick C (poly)
diagram” rispettando la disposizione di ingressi e uscite riportate
GND (metal)
nello schema a destra.
c) Supponendo di disporre delle model spice dei transistori, si proponga il file spice che consente di
descrivere il circuito e di valutare la caratteristica di trasferimento tra l’ingresso A e l’ uscita Y
supponendo che gli ingressi B e C siano posti rispettivamente a 0 V entrambi e a VDD=6 V.
3)Nel circuito in figura si ha:
QN: Kn = µnCox = 100 µA/V2, VTN =-1 V, LN =3 µm.
QP: Kp = µpCox = 50 µA/V2, VTP =-1 V, LP =5 µm, WN=5 µm
VDD= 6 V
QP
a) Calcolare il valore della larghezza di canale WN per il quale si
ottiene una tensione di uscita di 4 V quanto la tensione di ingresso vale
2 V. Con il valore di W così determinato si calcolino la tensione di
soglia logica VSL, e la tensione di uscita in corrispondenza di Vin=0 V e
Vin=6V.
b) Con il valore di WN determinato al punto precedente calcolare la
potenza dissipata dai transistori in corrispondenza delle seguenti
tensioni di ingresso: V1=1 V, V2=0 V, V3=VSL, V4=VDD.
Vin
QN
Vout