2.2 Экспресс анализ характеристик схем
На этапе экспресс анализа необходимо из всех заданных схем фрагмента выбрать самую лучшую по критерию минимума заданной целевой функции при ограниченности площади схемы на кристалле в заданных внешних условиях функционирования фрагмента в БИС.
Для этого достаточно использовать единую методологию упрощенной расстановки значений ширин каналов, позволяющую получить близкий к оптимальному набор значений ширин каналов схемы.
Рассчитаем
времена задержек для критических
вариантов переключения при условии,
что ширины каналов минимальны и равны
=6
мкм.
Схема 1.
=
=
=
=
= 14 нс
12
нс
=16 нс
=10 нс
=12 нс
max { } = 16 нс
Схема 2.
=
=
=
=
=
=12 нс
=10 нс
=18 нс
=10 нс
=14 нс
max { } = 18 нс
Схема 3.
=
=
=
=
max { } = 22 нс
По предварительным расчетам максимальное время формирования сигнала на выходе S для первой схемы наименьшее и равно 16 нс.
Перейдем непосредственно к экспресс анализу схем.
Ширины
каналов транзисторов схемы p-типа
и n-типа
определяются по формулам:
Где j=1..n – число транзисторов одного типа проводимости;
;
Определим ширины каналов:
Для схемы №1:
Транзисторы
и
являются некритическими, т.к. их затворы
управляются предустановленным сигналом
X.
– коэффициент
бесконечности j-го
транзистора.
Поскольку
на транзисторы
и
подается сигнал X,
который приходит заранее и все переходные
процессы связанные с ним уже прошли, то
коэффициент бесконечности
.
Для всех остальных транзисторов в схеме
– относительный
коэффициент этажности.
В
I
каскаде необходимо уравновесить
сопротивления p-цепи,
состоящей из последовательно включенных
транзисторов
и
,
и n-цепи,
состоящей из транзистора
;
;
Таким
образом, коэффициенты этажности для
транзисторов
и
равны
;
Во
II
каскаде необходимо уравновесить
сопротивления p-цепи,
состоящей из последовательно включенных
транзисторов
и n-цепи
состоящей из транзисторов
и
.
Таким
образом, коэффициенты этажности для
транзисторов
равны
Полученные коэффициенты для каждой ширины канала транзистора схемы 1 представлены в таблице 4.1.
Для схемы №2:
Транзистор является некритическим
– коэффициент бесконечности j-го транзистора.
Поскольку
на транзистор
подается
сигнал X,
который приходит заранее и все переходные
процессы связанные с ним уже прошли, то
коэффициент бесконечности
.
Для всех остальных транзисторов в схеме
– относительный коэффициент этажности.
В I каскаде необходимо уравновесить сопротивления p-цепи, состоящей из последовательно включенных транзисторов и , и n-цепи, состоящей из транзистора
; ;
Таким образом, коэффициенты этажности для транзисторов и равны ;
Во
II
каскаде необходимо уравновесить
сопротивления p-цепи,
состоящей из последовательно включенных
транзисторов
и n-цепи
состоящей из транзисторов
и
.
Таким
образом, коэффициенты этажности для
транзисторов
равны
Полученные коэффициенты для каждой ширины канала транзистора схемы 1 представлены в таблице 4.2.
Для схемы №3:
Транзистор является некритическим
– коэффициент бесконечности j-го транзистора.
Поскольку на транзистор подается сигнал X, который приходит заранее и все переходные процессы связанные с ним уже прошли, то коэффициент бесконечности . Для всех остальных транзисторов в схеме
– относительный коэффициент этажности.
В I каскаде необходимо уравновесить сопротивления p-цепи, состоящей из последовательно включенных транзисторов и , и n-цепи, состоящей из транзистора
; ;
Таким образом, коэффициенты этажности для транзисторов и равны ;
Во
IV
каскаде необходимо уравновесить
сопротивления p-цепи,
состоящей из параллельно включенных
транзисторов
и n-цепи
состоящей из транзисторов
и
.
Таким
образом, коэффициенты этажности для
транзисторов
равны
Полученные коэффициенты для каждой ширины канала транзистора схемы 1 представлены в таблице 4.3.