SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 93i3 3 Gnd 30uAi4 4 Gnd 30uA vdd Vdd Gnd 3.3 .opSkládá se ze dvou nmos a dvou pmos tranzistorů. Pracovní proud byl výše určených30 µA, délky kanálů tranzistorů odpovídaly minimální délce kanálu a jeho dvojnásobku. Šířkakanálu odpovídala poměru W/L=10. Výsledky jsou uvedeny dáletable isM2M3 MODN M4 MODPAC SMALL-SIGNAL MODELSMl MODELMODNMODPTYPE NMOS NMOS PMOS PMOSID 3.006-005 J. Ode-005 -3.00e-005 -3.00e-005VGS 7.60e-001 7.27e-001 -1.08e+000 -1.26e+000VDS 7.606-001 7.276-001 -1.08e+000 -1.26e+000VTH 5.44e-001 5.0Se-001 -7.36e-001 -8.42e-001VDSAT1. 70e-001 1.67e-001 3.35e-001 3.516-001RS 9.84e+000 4.92e+000 9.60e+000 4.80e+000RD 9.84e+000 4.92e+000 9.60e+000 4.80e+000GM 2.52e-004 2.47e-004 1.42e-004 1.266-004GDS 2.25e-006 8.81e-007 9.24e-006 2.43e-006GMB 6.21e-005 6.57e-005 1.57e-005 2.35e-005GBD 0. OOe+000 0. OOe+000 0. OOe+000 0. OOe+000GBS 0. OOe+000 0. OOe+000 0. OOe+000 0. OOe+000CGS 9.09e-015 3.60e-014 3.55e-015 1.656-014CGD 1.03e-015 2.10e-015 1.58e-015 3.31e-015CGB 3.14e-016 8.18e-016 6.42e-016 2.24e-015CBD 5.50e-014 5.50e-014 3.40e-014 3.2Se-014CBS 8.34e-014 8.54e-014 4.05e-014 4.41e-014Vidíme, že požadavek na saturační napětí < 0,2 V je s rezervou splněn pouze v případěM1 a M2. Protože saturační napětí klesá s odmocninou poměru W/L, bude potřeba zvětšitšířku pmos tranzistorů nejméně faktorem 2–4.V tomto prvním přiblížení nepozorujeme žádnou změnu g ds vlivem šířky kanálu. Pokudvybereme L n =0,5µm a L p =1µm, bude celková výstupní vodivost 4,68Ω -1 ; potom požadovanýzisk 40 dB vyžaduje transkonduktanční zesílení lepší než 4,68*10 -4 Ω -1 . V tabulce vidíme g mpouze 2,52*10 -4 Ω -1 pro tranzistor M1. Proto je potřeba zvětšit poměr W/L aspoň 4x.Pomocí rovnice můžeme teď vypočítat přibližný kmitočet f T . Specifikace vyžadujealespoň 140 MHz, potom při zanedbání parazitní kapacity a zahrnutím pouze C L (veskutečnosti velkou chybu neuděláme, protože parazitní kapacita bude v řádu fF)gm= 2πCLfT= 6.59 ⋅10Což je větší hodnota transkonduktance, než je požadována specifikací zesílení. Tentovýsledek znamená, že poměr W/L se bude muset dále zvětšit tak, aby byla splněna specifikacena šířku pásma. Nová hodnota W/L vychází na minimálně 90. Po několika dalšíchupřesňujících simulacích můžeme přesně určit (W/L) in,n =50µm/0,5µm; (W/L) load,p =25µm/1µma Ibias=30µA. Z těchto hodnot dále vyplývá:A v =41 dB, f t =150 MHz, V sat,n =0,068 V, V sat,p =0,290 V.Vidíme, že specifikace se podařilo splnit v rozmezí několika procent!!!−4