🗊Презентация Схемотехника. Введение в предмет курса

СХЕМОТЕХНИКА Лектор: доц. Артамонова Евгения Анатольевна Ауд. 4245, jane_art22@mail.ru Кафедра интегральной электроники и микросистем

СТРУКТУРА И КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК КОНТРОЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ 16 лекций (2 КР + задачки на лекциях) 7 лабораторных работ (преп. Федоров Олег Владимирович) Экзамен Продолжение в 8 семестре – курсовое проектирование схем с элементами памяти (курс «Моделирование схем). Может являться частью выпускной работы.

Лекция 1 Введение в предмет курса МДП-инверторы с транзисторами одинакового типа проводимости КМДП- схемы

Классификация ИС по степени интеграции (k=lgN , N – число активных компонентов ИС (транзисторов) СБИС (VLSI) K > 6 по функциональному назначению: аналоговые (обрабатываются сигналы, меняющиеся непрерывно) и цифровые (обрабатываются сигналы, имеющие два дискретных значения “0” и “1”) по материалу изготовления (конструктивно-технологическая) по типу активного элемента

Конструктивно-технологическая классификация ИС

Классификация ИС по типу активного элемента Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока): МОП-логика (металл-окисел-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа; КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП). Микросхемы на биполярных транзисторах: РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ); ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ); ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе; ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шотки. ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие. ИИЛ — интегрально-инжекционная логика. БиКМОП-схемы (смешанная технология)

Основные характеристики цифровых ИС выполняемая функция; вид элементной базы (технология основного ЛЭ); плотность упаковки (элементов/кристалл или транзисторов/мм2); мощность рассеивания на один вентиль (ЛЭ); быстродействие; экономичность технологии, число фотошаблонов; время разработки; надежность работы, контролепригодность, ремонтопригодность, срок службы; стоимость одного бита информации.

Основные элементы ИС: Основные элементы ИС: активные элементы биполярных ИС – транзисторы пассивные элементы – резисторы, конденсаторы и диоды

Функциональные параметры ЛЭ

Измеряемые параметры ЛЭ Статические: - входная характеристика Iвх = f(Uвх) для схем на БТ (проходная для схем на МОПТ Iвых = f(Uвх) ) ? - выходная характеристика Iвых = f(Uвых) передаточная характеристика Uвых = f(Uвх) Динамические: эпюры переходного процесса U = f(t) ? Какие параметры по каким характеристикам КМОП-схем можно определить

Пример определения динамических характеристик ЛЭ

Виды логики, определяемые по характеристике Uвых = f(Uвх) Инвертирующая /неинвертирующая логика - при подаче на вход схемы сигнала логической “1” (“0”) на выходе формируется противоположный сигнал “0” (“1”). Положительная /отрицательная логика - уровень логической “1” больше (выше) уровня логического “0”. Согласованная /несогласованная логика отличается обязательным равенством вход­ных и выходных соответствующих логических уровней: ? Для какого из инверторов логика согласована: КМОП, с нелинейной нагрузкой, с квазилинейной нагрузкой, с токостабилизирующей нагрузкой?

МДП-инверторы с транзисторами одинакового типа проводимости

Выходные и передаточные характеристики

КМДП- схемы КМДП- инверторы. Структура. Принцип работы, реализация логических функций. Передаточная характеристика в КМДП- схеме. Напряжение и ток переключения, зависимость от размеров транзисторов. Эффект защелки в КМДП- схемах.

КМДП- инверторы. Структура. Принцип работы.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА КМДП-СХЕМ Потребление мощности в статическом состоянии пренебрежимо мало Высокая помехоустойчивость (т.к. U0= 0, U1 = Vdd)

Передаточная характеристика в КМДП-схеме

Передаточная характеристика Зависимость от отношения Wp/Wn

Реализация логических функций

Эффект защелки в КМДП- схемах (тиристорный эффект)

Паразитные биполярные транзисторы в КМДП-структуре

Вольтамперная характеристика тиристора

Испытания на устойчивость к защелкиванию в статическом режиме (отрицательная помеха)

Испытания на устойчивость к защелкиванию в статическом режиме (положительная помеха)

Методы подавления защелкивания

Охранные области для основных носителей

Топология МДП транзисторов с охранными кольцами