CMOS Инвертор

Схемите за упражнението са дадени в GitHub репозиторията
https://github.com/vtchoumatchenko/psis.git
Необходимите файлове се намират в директория gates

Инвертор с минимални размери

Да се анализират преходните процеси в инвертора, показан на фигурата (схемата се намира във файла inv_min.asc.) за стойности на товарния капацитет CLOAD = 0.1, 0.3 и 0.5pF.

Да се определят стойностите на закъсненията при разпространения на сигнала – tPHL и tPLH за товар 0.3pF. Обяснете защо те са различни?

inv_min.asc

inv_min_sch

Автоматично измерване на закъснения

Закъсненията на симулираните със Spice схеми, могат да бъда измерени посредством оператора .measure. Следната схема илюстрира този подход.

delay_measurement.asc

delay_measurement_sch

След завършване на симулацията, отворете Spice Error Log – от меню View или CTRL+L. За да начертаете зависимостта на закъсненията от товара (параметър cvar), щракнете с десният клавиш на мишката върху Error Log прозореца и изберете Plot .step’ed .meas data:

delay_measurement_log_plot

Ще се отвори нов прозорец, в който можете да добавите графики с Plot settings – Add Trace или Ctrl+A.

delay_measurement_add_trace

Изберете tpd, tpdf и tpdr и щаракнете OK.

delay_measurement_graph

Симетричен инвертор

Измерете закъсненията tPHL и tPLH на инверторите показани на фигурата. Коментирайте разликите и обяснете на какво се дължат.

inv_sym.asc

inv_sym

Кръгов осцилатор

Определете честотата на пет-стъпален кръгов осцилатор, съставен от инвертори. Размерите на транзисторите да бъдат като на симетричния инвертор от предишната задача.

Влияние на скоростта на нарастване на входния сигнал върху бързодействието

Начертайте графика на зависимостта на закъснението на инвертора от продължителността на фронта на входния сигнал.
Схемата се намира в inv_input_v2.asc.

inv_input_auto

Използване на буфер при анализ на бързодействието

Поради зависимостта на tPHL и tPLH от скоростта на нарастване на входни сигнал, при анализа на схеми се препоръчва входните сигнали да се подават към изследваната схема през буфер. Сравнете закъсненията на два еднакви инвертора (A -> YA и B -> YB), измерени при директно свързване към идеален източник и към реален буфер. Схемата се намира в driver_2.asc

driver_2_sch

Постоянно-токов анализ на CMOS инвертор

Да се изследва зависимостта на наклона на предавателната характеристика на инвертора от размерите на транзисторите. Схемата се намира в invdc.asc

Времедиаграми

inv_min.asc

inv_min_sim

inv_sym.asc

inv_input_v2.asc

inv_input_v2

driver_2.ascdriver_2

invdc.asc

invdc