Técnicas Técnicas Digitais para Digitais para ComputaçãoComputação

INF01 118

Dimensionamento de TransistoresParasitas RC em Portas CMOS

Aula 6

Técnicas Digitais

ResistênciaResistência de Canal do Transistorde Canal do Transistor

GG

DDSS

canal do transistor

SS DDRR

• Transistor não é ‘chave ideal’.• Canal do transistor ⇒ resistência• Transistor conduzindo:

resistência pequena (R ⇒ 0 )• Transistor ‘cortado’:

resistência muito alta (R ⇒∞ )

Técnicas Digitais

DimensionamentoDimensionamento de Transistor MOSde Transistor MOS

R R = ρ . LW . T

LL

TT

WW

ρρII

+ V + V --

RR

+ V + V --II

Lei de Ohm:

I = I = V / RV / R

ResistênciaResistência

GG

DDSS

canal do transistor

SS DDRR

W ↑ : r ↓ , C ↑L ↑ : r ↑ , C ↑

‘‘0’0’ ‘‘1’1’

R

r

SS

DD

GG WWLL

Técnicas Digitais

InversorInversor CMOS :CMOS :((resistênciaresistência parasitaparasita))

R=10K

r = 1

‘‘0’0’ ‘‘1’1’ 5V V = ?V = ?+

-R

r

R=10K

r = 1

‘‘1’1’ ‘‘0’0’ 5V V = ?V = ?+

-

R

r

E E SS

Técnicas Digitais

CapacitânciaCapacitância (C)(C)

C = dQ / dV

dielétrico(isolante)

++

VV

--

+ + Q + +

- - Q - -

GG

DDSS

Técnicas Digitais

DimensionamentoDimensionamento do Transistor MOSdo Transistor MOS

GG

DDSS

WWLL

Análise de ‘r’ (‘on’) e C:

• W ↑ : r ↓ e C ↑

• L ↑ : r ↑ e C ↑

WWLL

WWLL

SS

DD

GG

SS

DD

GG

Técnicas Digitais

InversorInversor CMOS : CMOS : ((capacitânciacapacitância parasitaparasita))

C = 1nF

r = 1

V (V (ττ = ?)= ?)‘‘0’0’

R

r

‘‘0’0’

R

r

‘‘1’1’

C

E E SS

CC

Técnicas Digitais

AssociaçãoAssociação de de TransistoresTransistores

WWLL

TransistoresTransistores emem ParaleloParalelo

WWLL

2W2WLL

“ON” ⇒ r / 2

C ⇒ 2.Crr

r / 2

TransistoresTransistores emem SérieSérie

* Mais de 4 transistores em série devem ser evitados !!!

WW2L2L

WWLL

WWLL

2.r

C ⇒ 2.C

Ambos “ON” ⇒ 2.r

Técnicas Digitais

ConsumoConsumo ((DissipaçãoDissipação de de PotênciaPotência))

•• CorrenteCorrente de de CargaCarga: : IIoutout•• CorrenteCorrente de de CurtoCurto--CircuitoCircuito: : IIcccc

‘‘0’0’

R

r

‘‘0’0’

R

r

‘‘1’1’

C

• consumo estático ≈ 0• consumo dinâmico (transição) = Iout + Icc• consumo total = estático + dinâmico

IIoutout

IIccccIIcccc

t

VVoutout

t

* A * A variaçãovariação de W e L de W e L afetaafeta o o tempo de tempo de transiçãotransição dos dos sinaissinais e e o o consumoconsumo dada portaporta lógicalógica..