parametros caracteristicos de la familia...
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1M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
2M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
CIRCUITOSDIGITALES
ESCALA DE INTEGRACIONSSIMSILSI
VLSIULSI
TECNOLOGIA DE FABRICACIONFAMILIAS LOGICAS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
3M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
ESCALAS DE INTEGRACION
Puertas/mm2
SSI (Small Scale Integration) 1-10(Puertas lógicas)
MSI (Medium Scale Integration) 10-100(Circuitos Combinacionales y Secuenciales)
LSI (Large Scale Integration) 100-1000(Dispositivos de lógica programable)
VLSI (Very Large Scale Integration) 1000-10000
ULSI (Ultra Large Scale Integration) > 10000
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
4M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
FAMILIAS LOGICAS
Los circuitos digitales están agrupados en FAMILIAS
Cada miembro de una familia:
• Se fabrica con la misma TECNOLOGÍA
• Tiene una ESTRUCTURA similar
• Exhibe las mismas CARACTERÍSTICAS básicas
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
5M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
SELECCIÓN DE UNA FAMILIA LOGICA
• Versatilidad lógica
• Velocidad
• Inmunidad al ruido
• Rango de temperaturas de operación
• Disipación de potencia
• Coste
FAMILIAS LOGICASINDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
6M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
FAMILIAS LOGICAS
FAMILIAS BIPOLARES (TTL, ECL .....)
FAMILIAS UNIPOLARES(CMOS, NMOS...)
TRANSISTORES BIPOLARES
- Más rápidos - Mayor consumo- Dificultad de integración
TRANSISTORES MOS
- Más lentos - Menor consumo- Facilidad de integración
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
7M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
54C/74C
SERIE
74 serie comercial estándar(0 - 70 ºC)
54 serie militar(-55 - 125 ºC)
Compatibilidad con TTL
Fam iliaCM O S
V DD(V )
V IL(V )
V IH(V )
V O L(V )
V O H(V )
tpLH(ns)
tpHL(ns)
P D/puerta(μ W )
54C /74C 4,5 1 ,35 3,15 0,1 4 ,4 11/19 11/19 0,01
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
8M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
Puerta(G)
Puerta(G)
N NSiO2
P
Fuente(S)
Drenador(D)
ZONA DELCANAL
SUSTRATO
P PSiO2
N
Fuente(S)
Drenador(D)
ZONA DELCANAL
SUSTRATOPuerta
(G)
ZONA DELCANAL
SiO2
Puerta(G)
Sustrato (B)
Drenador(D)
Fuente(S)
Puerta(G)
Sustrato (B)
Fuente(S)
ElementoCapacitivo
Puerta(G)
Sustrato(B)
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
9M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
N NSiO2
P
Fuente(S)
Puerta(G) Drenador
(D)
CANAL
SUSTRATO
P PSiO2
N
Fuente(S)
Puerta(G) Drenador
(D)
CANAL
SUSTRATO
Puerta(G)
Sustrato (B)
Drenador(D)
Fuente(S)
Puerta(G)
Sustrato (B)
Fuente(S)
ElementoResistivo
Fuente
Drenador
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
10M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
VH2= VDD
VH1
VL2
VL1= GND
1 lógico
0 lógico
Región no definida, de transición
Tensión mas baja que seráreconocida como un 1 lógico
VH1
VDD Tensión de alimentación
Tensión mas alta que seráreconocida como un 0 lógico
VL2
GND Referencia
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
VH →“1” (alto) VL →“0” (bajo)
11M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
FUNCION DE TRANSFERENCIA DE UN INVERSOR
VDD
GND
VO
VI0 V
VDD
12M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
1 0 10
VI
VDD
GND
VO
101 0
VDD
“1”
GND
“0”ON
OFF“1”
VDD
GND
“0”
VDD
GND
ON
OFF
“0”“1”
VDD
GND
ON
VDD
GND
ON
VDD
GND
13M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
“0”ON
OFF“1”
VDD
GNDON
VDD
GND
ON
ON
OFF
“0”“1”
VDD
GND
VO
VI
14M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
dVS/dVE = -1
dVS/dVE = -1
VOL VIH
VOH
VIL
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
Atenuación
Amplificación
Atenuación
15M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
VOH
VOL
VIL VIH
VO
VI
VO= tensión de salida
VI = tensión de entrada
VOH = Mínimo voltaje de salida que puedeser interpretado como “1”
VOL = Máximo voltaje de salida que puedeser interpretado como “0”
VIL = Máximo voltaje de entrada que puedeser interpretado como “0”
VIH = Mínimo voltaje de entrada que puedeser interpretado como “1”
VTW = VIH- VIL
VLS = VOH- VOL
FUNCION DE TRANSFERENCIA DE UN INVERSOR
VTW
VLS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
16M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
FUNCION DE TRANSFERENCIA DE UN INVERSOR
Transistor p → ON VI < VDD+VTH p
Transistor n → ON VI > VTH n
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
TRANSISTOR P → ON; VGB= VI-VDD< VTH p
TRANSISTOR N → ON ; VGB= VI > VTH n
VDD
GND
VI VO
17M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
VO
VIVTH n
VOLVDD+ VTH p
FUNCION DE TRANSFERENCIA DE UN INVERSOR
p “ON”n “OFF”
p “ON”n “ON”
p “OFF”n “ON”
VOH
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
TRANSISTOR P → ON; VGB= VI-VDD< VTH p
TRANSISTOR → N ON ; VGB= VI > VTH n
VDD
GND
VI
Transistor p → ON VI < VDD+VTH p
Transistor n → ON VI > VTH n
18M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
VOH
VOLVTH n VTH p+ VDD
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
19M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
RUIDO: Señales indeseadas que se superponen a la señal
→ Radiación de tipo electromagnético
→ Acoplamientos inductivos o capacitivos de otras partes del sistema
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
20M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
RUIDO: Señales extrañas que se superponen a la señal
INMUNIDAD AL RUIDO: Grado de tolerancia a variaciones en el nivel de la señal
MARGEN DE RUIDO: Desviaciones máximas en el valor de la señal frente a las que se garantizan los niveles lógicos
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
21M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
VDD
VOH
VIH
VIL
VOL
0
NMH
NML
NMH= VOH - VIH
Margen de ruidoa nivel alto
NML= VIL - VOL
Margen de ruidoa nivel bajo
VTW
VDD
VIH
VIL
0
MARGENESENTRADA
VLS
VDD
VOH
VOL
MARGENESSALIDA
0
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
22M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
MARGENES DE RUIDO Familia CMOS
SALIDAVDD= 5 V
VOH= 4,9 V
VOL= 0,1 V
0
VDD= 5 V
VIH= 3,5 V
VIL= 1,5 V
0
ENTRADA
HIGH
LOW
1,4 V
1,4 V
NMH= VOH - VIH
NML= VIL - VOL
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
23M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
MARGENES DE RUIDO Familia TTL (bipolar)
SALIDAVDD= 5 V
VOH= 2,4 V
VOL= 0,4 V
0
VDD= 5 V
VIH= 2 V
VIL= 0,8 V
0
ENTRADA
HIGH
LOW
0,4 V
0,4 V
NMH= VOH - VIH
NML= VIL - VOL
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
24M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
TIEMPO QUE TRANSCURRE DESDE QUEUNA TRANSICION EN LA ENTRADA
PRODUCE UNA TRANSICION EN LA SALIDA
Tiempo de retardo ≈ Kτ ≈ K R C
Puerta(G)
Sustrato (B)
Drenador(D)
Fuente(S)
Puerta(G)
Sustrato (B)
Fuente(S)
ElementoCapacitivo
Puerta(G)
Sustrato
ElementoResistivo
Fuente
Drenador
25M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
VDD
CL
Rp CARGA1
RnCL
DESCARGA 2
CL
VDD
10CICLO CARGA1
DESCARGA 2
26M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
tpLH: tiempo de retardo de bajo a alto
tpHL: tiempo de retardo de alto a bajo
50%
tpHL
50%
tpLH
50%
50%
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
tpd: (tpHL + tpLH) / 2tpdmedio
tpd: el mayor entre tpLH y tpHLtpdmax
VI
VO
27M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
VO
VI
28M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
VDD e-t / τnVDD (1- e-t / τp)
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
VO
VI
29M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
Máximo número de entradas que pueden ser conectadas
a la salida de una puerta dadasin degradación de características
VDD
C1 C2 CN
tiempo de retardo permitidoFAN_OUT =
K τ
200 λ ≈ 1TR
30M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
POTENCIA DISIPADA
POTENCIA
POTENCIA ESTATICA POTENCIA DINAMICA- Salida estable - En transiciones
31M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
POTENCIA DISIPADA
N N P P
P
POTENCIA ESTATICAGND VDD
N
Idiodo= I0 (eqV / KT - 1)
PE≈ Σ Ifugas VDDN
1
G G
32M. E. Martínez Izquierdo
PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA FAMILIA CMOS
CARGA Q=CLVDD
pMOS
E=CLVDD2ENERGIA DISIPADA
POR CICLO POTENCIA DISIPADA P=CLVDD
2 f
INDICE:
INTRODUCCION
RANGOS DE TENSION Y VALORES LOGICOS
CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA DE TENSION
MARGENES DE RUIDO
TIEMPOS DE RETARDO
FACTOR DE CARGA
POTENCIA DISIPADA
CONCLUSIONES
POTENCIA DISIPADA
POTENCIA DINAMICA
VDD
CL
10CICLO CARGA1
DESCARGA 2