Экспресс-анализ
Схема №1
Оптимальные ширины каналов рассчитываются по формулам:
где
– номер транзистора,
- количество транзисторов одного вида.
- технологически
минимальная ширина канала –
6-мкм для КМОП КНС-технологии;
-
коэффициент бесконечности
j-го
транзистора;
- коэффициент
этажности j-го
транзистора;
- коэффициент
геометрической прогрессии (усиления)
j-го транзистора.
Перед расстановкой коэффициентов необходимо выяснить характеристики схемы при всех минимальных значениях ширин каналов:
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
Максимальное время переключения при минимальных ширинах каналов:
16
нс.
Транзисторы
являются некритическими с предварительно
установленным сигналом,
под воздействием которого схема
переключается на большую глубину,
поэтому их ширины каналов будут
технологически минимальными.
Коэффициент бесконечности:
На
транзисторы
приходит заранее установленный сигнал,
поэтому принимаем для них коэффициент
бесконечности
.
Коэффициент этажности:
Рассчитаем
коэффициент этажности для уравнивания
сопротивления I
каскада (
).
Рассчитаем
коэффициент этажности для уравнивания
сопротивления II
каскада (
).
Таким
образом,
коэффициенты этажности равны:
;
.
Результаты экспресс-анализа схемы №1
Таблица 7. Результаты экспресс-анализа схемы №1
Kt |
1 |
Kоэффициенты |
W, мкм |
Время задержки |
|||||
t0 |
1 |
Беск |
Этаж |
Геом |
|||||
Wp1 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts0 |
- |
tp0 |
- |
Wp2 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts1 |
- |
tp1 |
- |
Wp3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts2 |
- |
tp2 |
0 |
Wp4 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts3 |
0 |
tp3 |
0 |
Wp5 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts4 |
- |
tp4 |
13,667 |
Wp6 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts5 |
13,667 |
tp5 |
13,667 |
Wp7 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts6 |
11,333 |
tp6 |
13,667 |
Wn1 |
6 |
3 |
1,3333 |
1 |
24 |
ts7 |
13,667 |
tp7 |
13,667 |
Wn2 |
6 |
1 |
1,3333 |
1 |
8 |
t_max |
13,667 |
|
|
Wn3 |
6 |
3 |
2,3333 |
1 |
42 |
|
|
|
|
Wn4 |
6 |
1 |
2,3333 |
1 |
14 |
|
|
|
|
Wn5 |
6 |
1 |
2,3333 |
1 |
14 |
|
|
|
|
Wn6 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
|
|
|
|
Wn7 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
|
|
|
|
Σ |
|
|
|
|
156 |
|
|
|
|
Рассчитаем время задержки при новых значениях ширин каналов:
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
Таким
образом
=13,67
нс, максимальное
время задержки уменьшилось,
а также уменьшился разброс времени
работы схемы.
Схема №2
Перед расстановкой коэффициентов необходимо выяснить характеристики схемы при всех минимальных значениях ширин каналов:
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
Максимальное время переключения при минимальных ширинах каналов:
18 нс.
Транзистор является некритическим с предварительно установленным сигналом, под воздействием которого схема переключается на большую глубину, поэтому их ширины каналов будут технологически минимальными.
Коэффициент бесконечности:
На
транзистор
приходит заранее установленный сигнал,
поэтому принимаем для него коэффициент
бесконечности
.
Коэффициент этажности:
Рассчитаем коэффициент этажности для уравнивания сопротивления I каскада ( ).
Рассчитаем коэффициент этажности для уравнивания сопротивления III каскада ( ).
Таким
образом,
коэффициенты этажности равны:
;
.
Результаты экспресс-анализа схемы №2
Таблица 8. Результаты экспресс-анализа схемы №2
Kt |
1 |
Kоэффициент |
W, мкм |
Время задержки |
|||||
t0 |
1 |
Беск |
Этаж |
Геом |
|||||
Wp1 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts0 |
- |
tp0 |
- |
Wp2 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts1 |
- |
tp1 |
- |
Wp3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts2 |
- |
tp2 |
0 |
Wp4 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts3 |
0 |
tp3 |
0 |
Wp5 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts4 |
- |
tp4 |
10,333 |
Wp6 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts5 |
15,333 |
tp5 |
10,333 |
Wn1 |
6 |
3 |
1,33 |
1 |
24 |
ts6 |
11 |
tp6 |
10,333 |
Wn2 |
6 |
1 |
1,33 |
1 |
8 |
ts7 |
15,333 |
tp7 |
10,333 |
Wn3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
t_max |
15,333 |
|
|
Wn4 |
6 |
1 |
2 |
1 |
12 |
|
|
|
|
Wn5 |
6 |
1 |
2 |
1 |
12 |
|
|
|
|
Wn6 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
|
|
|
|
Σ |
|
|
|
|
104 |
|
|
|
|
Рассчитаем время задержки при новых значениях ширин каналов:
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
,33
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
нс
Таким образом =15,33 нс, максимальное время задержки уменьшилось, а также уменьшился разброс времени работы схемы.
Схема №3
Перед расстановкой коэффициентов необходимо выяснить характеристики схемы при всех минимальных значениях ширин каналов:
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
нс
нс
нс
нс
нс
Максимальное время переключения при минимальных ширинах каналов:
22 нс.
Транзистор является некритическим с предварительно установленным сигналом, под воздействием которого схема переключается на большую глубину, поэтому их ширины каналов будут технологически минимальными.
Коэффициент бесконечности:
На транзистор приходит заранее установленный сигнал, поэтому принимаем для него коэффициент бесконечности .
Коэффициент этажности:
Рассчитаем коэффициент этажности для уравнивания сопротивления I каскада ( ).
Рассчитаем коэффициент этажности для уравнивания сопротивления IV каскада ( ).
Таким
образом,
коэффициенты этажности равны:
;
.
Результаты экспресс-анализа схемы №3
Таблица 9. Результаты экспресс-анализа схемы №3
Kt |
1 |
Kоэффициент |
W, мкм |
Время задержки |
|||||
t0 |
1 |
Беск |
Этаж |
Геом |
|||||
Wp1 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts0 |
- |
tp0 |
- |
Wp2 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts1 |
- |
tp1 |
- |
Wp3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts2 |
- |
tp2 |
0 |
Wp4 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
ts3 |
0 |
tp3 |
0 |
Wp5 |
6 |
1 |
2 |
1 |
12 |
ts4 |
- |
tp4 |
13,333 |
Wp6 |
6 |
1 |
2 |
1 |
12 |
ts5 |
13,333 |
tp5 |
13,333 |
Wn1 |
6 |
3 |
1,3333 |
1 |
24 |
ts6 |
11 |
tp6 |
13,333 |
Wn2 |
6 |
1 |
1,3333 |
1 |
8 |
ts7 |
13,333 |
tp7 |
13,333 |
Wn3 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
t_max |
13,333 |
|
|
Wn4 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
|
|
|
|
Wn5 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
|
|
|
|
Wn6 |
6 |
1 |
1 |
1 |
6 |
|
|
|
|
Σ |
|
|
|
|
104 |
|
|
|
|
Рассчитаем время задержки при новых значениях ширин каналов:
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
мкм
нс
нс
нс
нс
нс
Таким образом =13,33 нс, максимальное время задержки уменьшилось, а также уменьшился разброс времени работы схемы.
В схеме №3 получилась минимальная площадь кристалла и минимальная временная задержка. Выберем эту схему для дальнейшего проектирования и анализа.