Моделирование характеристик токового зеркала - файл

приобрести
скачать (29.5 kb.)



1
Министерство образования Республики Беларусь
УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ
И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
Факультет радиотехники и электроники
Кафедра микро- и наноэлектроники
Предмет «Функциональное и схемотехническое проектирование интегральных микросхем»
Отчёт по лабораторной работе
«Моделирование характеристик токового зеркала
в модуле Virtuoso компании Cadence»






Выполнил: Проверил:
Борисюк А.А. Ловшенко И.Ю. студент группы 840301
Минск 2021


2
Исходя из задания производится компоновка электрической схемы токового зеркала, а также задание некоторых параметров схемы для проведение дальнейшего анализа. Схема токового зеркала была собрана на МОП транзисторах с встроенным n-каналом. Схема токового зеркала изображена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема токового зеркала
Рисунок 2 – Выходная ВАХ токового зеркала в зависимости от ширины канала
Отсюда следует, что при увеличении ширины канала область насыщения наступает при меньшем напряжении U
си
. Это связано с ростом порогового напряжения U
пор
, т.к. при увеличении ширины канала увеличивается концентрация неосновных носителей заряда, т.е. плотность заряда канала Q
к
. К примеру, при ширине канала равной 2 мкм, насыщение наступало при напряжении U
си
= 275 мВ, а для 20 мкм – при U
си
= 128 мВ.


3
Рисунок 3 – Зависимость допустимого выходного напряжения (режима работы) от ширины канала
Исходя из зависимости, приведенной на рисунке 3 видно, что при увеличении ширины канала в 10 раз, значение выходного напряжение изменяется приблизительно на 12 %, что является незначительным для токового зеркала.
Далее, были построены такие же зависимости при изменении параметра длины канала транзисторов. Полученные зависимости приведены ниже на рисунках
4 и 5 соответственно.
Рисунок 4 - Выходная ВАХ токового зеркала в зависимости от длины канала
Из графика видно, что при увеличении длины канала происходит обратный, в сравнении с зависимостью от ширины канала, процесс увеличения U
си
, т.к. происходит уменьшение U
пор
. Также на графике есть зависимость, которая


4 значительно отличается от других (при 0,2 мкм), это связано с проявлением короткоканальных эффектов.
Рисунок 5 – Зависимость допустимого выходного напряжения (режима работы) от длины канала
В диапазоне от 0,2 до 1 мкм происходит значительный рост выходного напряжения
(короткоканальные эффекты). Далее наблюдается спад, который приводит к уменьшению диапазона работы схемы, поэтому оптимальным значением для выбора длины канала является значение от 1 мкм.
Затем была построена зависимость внутреннего сопротивления от напряжения на стоке (рисунок 6).
Рисунок 6 – Зависимость выходного сопротивления R
out от напряжения сток-исток U
си


5
Рост сопротивления связан с нахождением транзистора в режиме насыщения, при котором ток стока не зависит от напряжения сток-исток, при этом идет уменьшение длины канала, что приводит к конечному росту выходного сопротивления.
Далее, были построены зависимости выходного сопротивления токового зеркала от ширины и длины канала. Зависимости представлены на графиках 7 и 8 соответственно.
Рисунок 7 – Зависимость выходного сопротивления R
out от ширины канала
Рисунок 8 – Зависимость выходного сопротивления R
out от длины канала
Данные зависимости показывают, что внутреннее сопротивление линейно зависит от длины канала, а также экспоненциально убывает с увеличением ширины канала.
Также эти зависимости хорошо применимы для подбора оптимальных параметров транзисторов.


6
В заключение была построена зависимость выходного сопротивления от подаваемой силы тока источника. Данная зависимость приведена на рисунке 9.
Рисунок 9 – Зависимость выходного сопротивления R
out от подаваемого тока источника I
dd
Исходя из графика видно, что с увеличением подаваемого тока сопротивление падает, это связано с тем, что выходное сопротивление обратно пропорционально подаваемому току:
𝑅𝑅
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
=
1
𝐼𝐼
𝑑𝑑𝑑𝑑
𝜆𝜆
. (1)
Выводы: подводя итоги, в данной работе удалось установить основные параметры, влияющие на рабочие характеристики токового зеркала, а также построить соответствующие зависимости. Также было выяснено, что наибольшую роль в изменение параметров токового зеркала вносят геометрические параметры канала
МОП-транзисторов.


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации