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.