Integrované obvody CMOS - Ročníková práce Elektrotechnologie
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOC.
8.4 Oscilátor řízený napětím 1,2GHz v technologii CMOS
Možnost ovládání kmitočtu oscilátoru lze vyřešit přidáním jednoho NMOS tranzistoru do každé buňky, jak je znázorněno na obr.16. Stejnosměrné napětí Ucont přiložené na hradlo přídavného NMOS tranzistoru Mcont umožňuje řídit velikost signálu přiváděného na vstup tranzistoru PMOS. Tím lze řídit rychlost spínání tranzistoru PMOS a následně kmitočet celého oscilátoru.
Obr.16. Modifikovaná buňka kruhového oscilátoru s řízením kmitočtu
Jednou z výhod oscilátoru se záporným zpožděním je možnost zapojit sudý počet buněk a tím generovat signály s fázovým posuvem Π/2. To předpokládá použití osmi buněk, jak je znázorněno na obr.17. Zapojení kruhového oscilátoru se sudým počtem buněk však vyžaduje jiné propojení vstupů PMOS tranzistorů. Předpokládejme, že oscilátor zapojený na obr. 7 kmitá a že odpovídající signály v horní a dolní řadě (A a A#) mají fázový posuv právě Π. Dle principu platného pro zapojení se záporným zpožděním by vstupy tranzistorů PMOS měli být buzeny z výstupu, který má malé záporné zpoždění. Nejbližší takový výstup je právě předcházející uzel (i-1), který má však opačnou fázi.Při lichém počtu uzlů je PMOS tranzistor připojen k nejbližšímu předcházejícímu uzlu se shodou fází, tj. právě k uzlu (i-2) (za předpokladu, že odpovídající tranzistor NMOS je připojen k uzlu i). To však není při sudém počtu buněk možné, neboť vůbec nedojde ke vzniku oscilací.
Obr.17. Návrh zapojení oscilátoru se sudým počtem buňek
Zapojení oscilátoru řízeného napětím z obr.17 bylo navrženo v technologii 0,6μm CMOS a odsimulováno v programu HSpice. Pro dosažení reálných výsledků simulace byly použity BSIM3v3 modely tranzistorů. Řídicí charakteristika oscilátoru řízeného napětím zobrazená na obr.18 je téměř lineární se sklonem 100MHz/V. Oscilátor má kmitočtový rozsah od 1,19GHz do 1,3GHz a odebírá ze 3V napájecího zdroje 10.8mA při kmitočtu 1,2GHz. Byla provedena transientní simulace obvodu do 5μs (6000 period) a výsledný průběh byl zpracován v programu Matlab. Odsimulované a vypočtené výstupní výkonové spektrum oscilátoru (obr.19).
Obr.18. Závislost výstupního kmitočtu oscilátoru na řídicím napětí
Obr.19. Výkonové spektrum oscilátoru
9.0 Další druhy integrovaných obvodů MOS
CMOS s Si hradlem
- pro metalizaci hradel se použije polykrystalický Si
- vytvoření elektrody na oxidovém hradle z vodivého pólu Si
místo Al
- výhody – zvýšení hustoty integrace hradel
zvýšení mezního kmitočtu
snížení výkonových ztrát a zpoždění na hradle
NMOS
technologie MOS s kanálem typu N a s metalizací hradel
tranzistoru z Si
obsahuje 400 hradel / mm2
používá se pro výrobu mikropočítačů a pamětí
HMOS
vylepšená technologie NMOS v rozměru součástky na čipu
používá zpřesněnou litografii