Corso di Circuiti Integrati Esercitazione 7 Simulazione di un circuito

Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Laboratorio di Elettronica
Corso di Circuiti Integrati
Anno Accademico 2012/2013
Esercitazione 7
Simulazione di un circuito di S&H in tecnologia CMOS 0.35μm e verifica
degli effetti di iniezione di carica.
1. Circuito
Si consideri il più semplice circuito di Sample&Hold, come quello mostrato in Figura 1:
Figura 1
2. Analisi
Si verifichi l’effetto dell’iniezione di carica sul corretto funzionamento del sample&hold. Si
effettui l’analisi per 2 diverse tensioni di ingresso (1V e 2V) in modo da mettere in
evidenza la dipendenza dell’errore dall’ingresso. Per potere calcolare l’effetto dell’iniezione
di carica, si tenga conto che COX = 4.54 fF/m2 e si valuti il valore di COV da una
simulazione op.
Si verifichi l’effetto prima con un transistor di dimensioni fisse (W=10u, L=0.35u) e con
capacità di hold variabile (da 50fF a 100fF a step di 10fF) e poi mantenendo fissa la
capacità e variando le dimensioni del MOS (W che varia da 1u a 10u a step di 1u).
Confrontare i risultati con quanto atteso in base ai calcoli ed analizzare le differenze
cercando di capire di quali effetti del secondo ordine non si è tenuto conto.
Nel disegnare lo schematico si forniscano tutte le dimensioni (anche area e perimetri di
drain e source) in modo che il simulatore tenga conto di tutti gli effetti parassiti. Per
valutare le dimensioni delle diffusioni di drain e source si tenga conto che sono dei
rettangoli con un lato pari alla W del MOS e l’altro pari a 0.8um (per via delle design rules).
Inizione di carica
3. Procedimento
1) Si effettui una simulazione in transitorio, fissando le dimensioni del transistor
(W=10um e L=0.35um) ed utilizzando un generatore di ingresso che, nel tempo,
assuma i due valori richiesti (1V e 2V, per questo si usi un generatore pulse
inserendo un delay ed una width tali che nel transitorio sia possibile campionare sia
V1 che V2). La simulazione sia parametrica con valori della capacità di hold che
variano fra 50fF e 100fF a step di 10fF. Per confrontare i risultati ottenuti con
quanto atteso dalle formule si sfrutti la capacità del visualizzatore di forme d’onda di
tracciare il risultato di opportune funzioni. Per fare uso, nelle equazioni introdotte
nel visualizzatore di forme d’onda, dei parametri definiti nello schematico si può
ricorrere ad un trucco: inserite nello schematico dei generatori di tensione che
generino delle tensioni costanti uguali ai parametri e sfruttare poi nel visualizzatore
tali tensioni al posto dei parametri (non ho trovato modo più semplice per accedere
ai parametri definiti nello schematico).
2) La simulazione coincide con i valori attesi? Se no, l’errore calcolato è maggiore o
minore di quanto ottenuto in simulazione?
3) Quale può essere la ragione della differenza? Si è tenuto conto, nel calcolare gli
errori attesi, delle capacità parassite di drain e source? Se no, lo si faccia facendo
calcolare al simulatore (tramite un’analisi .op) il valore di tale capacità. Quando si fa
un’analisi di punto di lavoro (.op) tutti i parametri del MOS vengono stampati nel file
di log (nomeschematico.log) e posso essere visualizzati dal menu View->Spice
Error Log.
4) Si è tenuto conto dell’effetto body? Se no, si verifichi il valore della effettiva tensione
di soglia del MOS (sempre attraverso la simulazione .op) e si corregga la
previsione.
5) Una volta tenuto conto di tutti i fenomeni parassiti, si calcoli il valore della cpaacità
di hold (nel caso che il MOS abbia la dimensione 10/0.35) per avere un errore di
campionamento inferiore a 10mV.
Inizione di carica