Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА # 2 (4 часа)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ВЕНТИЛЕЙ КМОП
1. Цель работы
2. Лабораторные задания
2.1. (PMOS) схема и входные файлы p-МОП транзисторного передаточного вентиля.
Вариант 1 Вариант 2
Подложки p-МОП транзисторов подключены к VDD
Рис. 2.1. 2 варианта электрических схем p-МОП транзисторных вентилей
2.1.2. Получить описание схемы варианта 1 p-МОП транзисторного передаточного вентиля (pmos_pass_tr_1.netl файл) и расположить его по следующему адресу:
/student_lab/digital_ic/variant_val/...
2.1.3. Необходимые входные файлы для моделирования.
Для входных файлов принять:
2.1.3.1. Необходимый входной файл для варианта 1 p-МОП транзисторного передаточного вентиля, используемый для определения минимального уровня выходного напряжения в переходном режиме с применением программного средства схемотехнического моделирования HSpice, следующий:
|
*PMOS Pass transistor ver1 *Minimum output voltage * HSPICE Netlist .options POST=1 parhier=local * Models section * Include models .include '/student_lab/digital_ic/all_models/model_val' * Design variables section * Define parameters .param vdd = VDD_val .param tr=TR_val .temp Temp_val * Structural netlist section .include '/student_lab/digital_ic/variant_val/pmos_pass_tr_1.netl' vvss vss gnd dc=0 vvdd vdd gnd dc='vdd' vin in vss pwl 0 vdd ‘5*tr’ vdd ‘6*tr’ 0 cload z gnd LOAD_val * Analysis section * Transient Analyses .tran ‘0.01*tr’ ‘60*tr’ .probe v(*) i(*) *Options .option post probe .option autostop *Initial Conditions .ic v(z)=vdd *Measures ***Propagation Delay .meas tran tphl_in_ z trig v(in) val='0.5*vdd' fall=1 targ v(z) val='0.5*vdd' fall=1 .meas tran vout_low min v(z) .end |
2.1.4. Получить описание схемы варианта 2 p-МОП транзисторного передаточного вентиля (pmos_pass_tr_2.netl файл) и расположить его по следующему адресу:
/student_lab/digital_ic/variant_val/...
2.1.5. Необходимые входные файлы для моделирования.
Для входных файлов принять:
2.1.5.1. Необходимый входной файл для варианта 2 p-МОП транзисторного передаточного вентиля, используемый для определения максимального выходного напряжения в переходном режиме с применением программного средства схемотехнического моделирования HSpice, следующий:
|
*PMOS Pass transistor ver2 *Maximum output voltage * HSPICE Netlist .options POST=1 parhier=local * Models section * Include models .include '/student_lab/digital_ic/all_models/model_val' * Design variables section * Define parameters .param vdd = VDD_val .param tr=TR_val .temp Temp_val * Structural netlist section .include '/student_lab/digital_ic/variant_val/pmos_pass_tr_2.netl' vvss vss gnd dc=0 vvdd vdd gnd dc='vdd' vin in vss pwl 0 vdd ‘5*tr’ vdd ‘6*tr’ 0 cload z gnd LOAD_val * Analysis section * Transient Analyses .tran ‘0.01*tr’ ‘60*tr’ .probe v(*) *Options .option post probe .option autostop *Initial Conditions .ic v(z)=vdd *Measures ***Propagation Delay .meas tran tphl_in_ z trig v(in) val='0.5*vdd' fall=1 targ v(z) val='0.5*vdd' rise=1 .meas tran vout_low max v(z) .end |
2.2. (NMOS) схема и входные файлы передаточных вентилей n-МОП.
Вариант 1 Вариант 2
Подложки n-МОП транзисторов подключены к VSS
Рис. 2.2. 2 варианта электрических схем n-МОП транзисторных вентилей
2.2.2. Получить описание схемы варианта 1 n-МОП транзисторного передаточного вентиля (nmos_pass_tr_1.netl файл) и расположить его по следующему адресу:
/student_lab/digital_ic/variant_val/...
2.2.3. Необходимые входные файлы для моделирования.
Для входных файлов принять:
2.2.3.1. Необходимый входной файл для варианта 1 n-МОП транзисторного передаточного вентиля, используемый для определения минимального уровня выходного напряжения в переходном режиме с применением программного средства схемотехнического моделирования HSpice, следующий:
|
*NMOS Pass transistor ver1 *Minimum output voltage * HSPICE Netlist .options POST=1 parhier=local * Models section * Include models .include '/student_lab/digital_ic/all_models/model_val' * Design variables section * Define parameters .param vdd = VDD_val .param tr=TR_val .temp Temp_val * Structural netlist section .include '/student_lab/digital_ic/variant_val/nmos_pass_tr_1.netl' vvss vss gnd dc=0 vvdd vdd gnd dc='vdd' vin in vss pwl 0 0 ‘5*tr’ 0 ‘6*tr’ vdd cload z gnd LOAD_val * Analysis section * Transient Analyses .tran ‘0.01*tr’ ‘60*tr’ .probe v(*) i(*) *Options .option post probe .option autostop *Initial Conditions .ic v(z)=vdd *Measures ***Propagation Delay .meas tran tphl_in_ z trig v(in) val='0.5*vdd' rise=1 targ v(z) val='0.5*vdd' fall=1 .meas tran vout_low min v(z) .end |
2.2.4. Получить описание схемы варианта 2 n-МОП транзисторного передаточного вентиля (nmos_pass_tr_2.netl файл) и расположить его по следующему адресу:
/student_lab/digital_ic/variant_val/...
2.2.5. Необходимые входные файлы для моделирования.
Для входных файлов принять:
2.2.5.1. Необходимый входной файл для варианта 2 n-МОП транзисторного передаточного вентиля, используемый для определения максимального выходного напряжения в переходном режиме с применением программного средства схемотехнического моделирования HSpice, следующий:
|
*NMOS Pass transistor ver2 *Maximum output voltage * HSPICE Netlist .options POST=1 parhier=local * Models section * Include models .include '/student_lab/digital_ic/all_models/model_val' * Design variables section * Define parameters .param vdd = VDD_val .param tr=TR_val .temp Temp_val * Structural netlist section .include '/student_lab/digital_ic/variant_val/nmos_pass_tr_2.netl vvss vss gnd dc=0 vvdd vdd gnd dc='vdd' vin in vss pwl 0 0 ‘5*tr’ 0 ‘6*tr’ vdd cload z gnd LOAD_val * Analysis section * Transient Analyses .tran ‘0.01*tr’ ‘60*tr’ .probe v(*) *Options .option post probe .option autostop *Initial Conditions .ic v(z)=0 *Measures ***Propagation Delay .meas tran tphl_in_ z trig v(in) val='0.5*vdd' fall=1 targ v(z) val='0.5*vdd' fall=1 .meas tran vout_low max v(z) .end |
2.3. (СMOS) схема и входные файлы КМОП транзисторного передаточного вентиля.
Подложки n-МОП транзисторов подключены к VSS
Подложки p-МОП транзисторов подключены к VDD
Рис. 2.3. Элекрическая схема КМОП передаточного вентиля и виды входного и выходного сигналов
2.3.2. Получить описание схемы КМОП транзисторного передаточного вентиля (cmos_pass_tg.netl файл) и расположить его по следующему адресу:
/student_lab/digital_ic/variant_val/...
2.3.3. Необходимые входные файлы для моделирования.
Для входных файлов принять:
2.3.3.1. Необходимый входной файл для КМОП транзисторного передаточного вентиля, используемый для определения задержек в переходном режиме с применением программного средства схемотехнического моделирования HSpice, следующий:
|
*CMOS Transmission Gate *Propagation Delay * HSPICE Netlist .options POST=1 parhier=local * Models section * Include models .include '/student_lab/digital_ic/all_models/model_val' * Design variables section * Define parameters .param vdd = VDD_val .param tr=TR_val .param freq=FREQ_val .param per=’1/freq’ .param tst=’0.5*per’ .temp Temp_val * Structural netlist section .include '/student_lab/digital_ic/variant_val/cmos_tg.netl' vvss vss gnd dc=0 vvdd vdd gnd dc='vdd' vin in vss pulse (0 vdd ‘tst+0.0*per’ tr tr ‘0.5*per-tr’ ‘1.0*per’) ven en vss vdd cload z gnd LOAD_val * Analysis section * Transient Analyses .tran ‘0.01*tr’ ‘5*per’ .probe v(*) *Options .option post probe .option autostop *Measures ***Propagation Delay .meas tran tplh_z trig v(in) val='0.5*vdd' rise=1 targ v(z) val='0.5*vdd' rise=1 .meas tran tphl_ z trig v(in) val='0.5*vdd' fall=1 targ v(z) val='0.5*vdd' fall=1 .meas tran ttrlh_ z trig v(z) val='0.1*vdd' rise=1 targ v(z) val='0.9*vdd' rise=1 .meas tran ttrhl_ z trig v(z) val='0.9*vdd' fall=1 targ v(z) val='0.1*vdd' fall=1 .end |
3. Порядок выполнения работы
3.1. Исследование параметров и характеристик варианта 1 p-МОП транзисторного передаточного вентиля с помощью моделирования.
3.1.1. При передаточном режиме-
а) Получить виды входного и выходного сигналов, при:
б) Измерить значение минимального (для варианта 2 максимального) уровня напряжения выходного сигнала, при:
3.1.2. Выполнить пункт 3.1.1. для варианта 2.
3.2. Исследование параметров и характеристик варианта 1 n-МОП транзисторного передаточного вентиля с помощью моделирования.
3.2.1. При передаточном режиме-
а) Получить виды входного и выходного сигналов, при:
б) Измерить значение минимального (для варианта 2 максимального) уровня напряжения выходного сигнала, при:
3.2.2. Выполнить пункт 3.1.1. для варианта 2.
3.3. Исследование параметров и характеристик КМОП транзисторного передаточного вентиля с помощью моделирования.
3.3.1. При передаточном режиме-
а) Получить виды входного и выходного сигналов, при:
б) Измерить задержки tpHL, tpLH и определить их средние значения ( tP= tpHL + tpLH /2 ) (Таблица 9, пункт 3,4), при:
1. LOAD_val = 0
2. LOAD_val = CLoad
4. Обработка результатов лабораторной работы
4.1. Вариант 1 p-МОП транзисторного передаточного вентиля.
4.1.1. Измерить значение минимального уровня напряжения выходного сигнала и сравнить со значениями, полученными посредством измерений с помощью моделирования, при:
а) LOAD_val = 0
б) LOAD_val = Cload
Можно использовать следующую формулу:
Vout min = VTHP
4.2. Вариант 2 p-МОП транзисторного передаточного вентиля.
4.1.1. Измерить значение максимального уровня напряжения выходного сигнала и сравнить со значениями, полученными посредством измерений с помощью моделирования, при:
а) LOAD_val = 0
б) LOAD_val = Cload
Можно использовать следующую формулу:
Vout max = VDD
4.3. Вариант 1 n-МОП транзисторного передаточного вентиля.
4.3.1. Измерить значение минимального уровня напряжения выходного сигнала и сравнить со значениями, полученными посредством измерений с помощью моделирования, при:
а) LOAD_val = 0
б) LOAD_val = Cload
Можно использовать следующую формулу:
Vout min = 0
4.4. Вариант 2 n-МОП транзисторного передаточного вентиля.
4.4.1. Измерить значение максимального уровня напряжения выходного сигнала и сравнить со значениями, полученными посредством измерений с помощью моделирования, при:
а) LOAD_val = 0
б) LOAD_val = Cload
Vout max = VDD-VTHN
4.5. КМОП транзисторный передаточный вентиль.
4.5.1. Измерить значения задержки и сравнить со значениями, полученными посредством измерений с помощью моделирования, при:
а) LOAD_val = 0
б) LOAD_val = Cload
Можно использовать следующую формулу:
,
Оксидные емкости n-МОП и p-МОП транзисторов (Coxp и Coxn) и выходные сопротивления (Rp and Rn) определяются следуюшими формулами:
и ,
и ,
где:
и
Необходимые данные для вычислений взять из таблицы 6.
Результаты измерений, полученные посредством моделирования, заполнить в таблицу 7.
5. Отчет
Отчет должен содержать: