6. Анализ и корректировки.

1) Анализ рабочей частоты.

При анализе рабочих частот были проведены моделирования схемы на частотах 50 и 100 МГц. На частоте 50 МГц (рис 6.1) схема полностью сохраняет свою функциональность. Частоту 100 МГц (рис 6.2) можно считать максимальной рабочей частотой для данного устройства, выше которой функциональность не обеспечивается, так у устройства в «нуле» уже нет «планки» постоянного сигнала, что в дальнейшем приведет к невозможности срабатывания на переключение.

Рис 6.1. Частота 50 МГц.

Рис. 6.2. Частота 100 МГц.

2) Варьирование параметров схемы.

В качестве варьируемого параметра было выбрано напряжение питания. Исходя из результатов моделирования, можно сделать вывод: увеличение питания приводит к увеличению быстродействия схемы счетчика, и наоборот. Графики и таблица комментируют результат.

Рис. 6.3. Питание схемы 12 В.

Рис. 6.4. Питание схемы 2 В.

Таблица 6.1. Результаты варьирования напряжения питания.

Питание, В	2	5	12
, нс	8,041	3,256	1,615
, нс	3,675	1,436	1,095
, нс	5,928	2,346	1,355
, нс	14,087	4,358	2,645
, нс	6,671	2,045	1,405

Примечание: увеличение/уменьшение выходной емкости дает результат, аналогичны варьированию питания.

3) Расчет межсоединений и паразитных емкостей.

Расчет произведения RCвыполняется для одного из главных сигналов – тактирующего импульса входной частоты. Для расчета берется прохождение сигнала только по одному изRS-триггеров схемы – для нахождения времени задержки на всем устройстве полученное значение надо умножить на 8. На рисунке приведен фрагмент топологии с указанием пути сигнала.

Рис. 6.5. Путь сигнала.

Согласно масштабу, общий длина внешних шин между устройствами на участке 1-5 равна 64,22 мкм (длины были измерены в графическом редакторе Visio). Внутри каждого устройства сигнал проходит 6,25 мкм в среднем, итого 25 мкм на 4 вентиля. Таким образом, общая длина шин составляет 89,22 мкм.

Согласно используемым моделям транзисторов, в каждом вентиле сигнал проходит 3 емкости: затвор-сток и затвор-исток ML(см. рис. 3.2), и затвор-стокMA, т.е. всего 12 емкостей. Все соединенные параллельно емкости суммируются, на каждый транзистор приходится емкость затвор-сток 50пФ и затвор-исток 50 пФ. Суммарная паразитная емкость составит600 пФ.

Исходные данные:

,,,

,,,

,,.

Расчет:

- суммарное сопротивление металлических шин.

- суммарная емкость металлических шин.

- постоянная времени задержки на межсоединениях.

4) Выводы.

Разработанная схема обладает следующим быстродействием:

	, нс	, нс	, нс	, нс	, нс
Счетчик	3.256	1.436	2.346	4.358	2.045

Топологические размеры устройства составили 2550на 680(892,5 мкм на 238 мкм).

Потребляемая мощность устройства (на частоте 20 МГц):

- сигнал проходит через восемь триггеров.

.

Устройство способно работать на частотах до 100 МГц (в 4 раза больше номинальной). Для повышения быстродействия на высоких частотах рекомендуется увеличение питания схемы.