CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 10 (2 ore) Zone di funzionamento del MOS Circuiti equivalenti Esempi Inverter C-MOS C.E.A.D.

Richiami Transistori MOS Simboli MOS a canale “n” ad arricchimento (enhancement) Caratteristiche, Equazioni MOS a canale “n” a svuotamento (depletion) MOS a canale “p” ad arricchimento (enhancement) MOS a canale “p” a svuotamento (depletion) Simboli C.E.A.D.

Equazioni Zona Equazioni Condizioni C.E.A.D.

Separazione fra Triodo e Saturazione Sostituendo nell’equazione di ID la condizione limite su VDS C.E.A.D.

Zone di funzionamento MOS a canale “n” ad arricchimento ID [A] Triodo 100 5 80 4 60 3 VGS Saturazione 40 2 1 20 1 2 3 4 5 VDS [V] Interdizione C.E.A.D.

Circuito equivalente Interdizione Equazioni lineari Circuito equivalente Condizioni da verificare G D out in S C.E.A.D.

Circuito equivalente Saturazione D G ID S C.E.A.D.

Circuito equivalente lineare Saturazione D G gmvGS S C.E.A.D.

Circuito equivalente Triodo G ID S C.E.A.D.

Circuito equivalente lineare Triodo gmvGS G rD S C.E.A.D.

Esempio 1 Assumere MOS Interdetto C.E.A.D.

Esempio 2 Calcolare l’amplificazione Ipotesi saturazione C.E.A.D.

Esempio 3 Calcolare l’amplificazione Ipotesi saturazione C.E.A.D.

Circuito equivalente lineare Saturazione HF CGD D G gmvGS CGS S C.E.A.D.

INVERTER Realizza la funzione logica NOT (negazione) Simbolo Tabella di verità IN OUT C.E.A.D.

REALIZZAZIONE CIRCUITALE Versione a contatti Realizzazione CMOS V DD Q p I IN OUT IN OUT Q n V SS C.E.A.D.

CARATTERISTICA DI TRASFERIMENTO Caratteristica Caratteristica IDEALE REALE V V U U a 5 5 b 4 4 3 3 c 2 2 1 1 d e 1 2 3 4 5 V 1 2 3 4 5 V I I C.E.A.D.

Zone di Funzionamento dell’inverter CMOS Deve essere ID(n) = -ID(p) = I Zona “a” : Vi < VT(n) , I = 0 , Vu = VDD Zona “b” : Qp zona triodi, Qn saturazione Zona “c” : Qp saturazione , Qn saturazione Zona “d” : Qp saturazione , Qn zona triodi Zona “e” : Vi > VT(p) , I = 0 , Vu = VSS C.E.A.D.

Equazioni Per Qn si ha saturazione triodo Per Qp si ha C.E.A.D.

Condizione limite VU = VI + 1 Zona b Qp zona triodi, Qn saturazione -IDp = IDn Condizione limite VU = VI + 1 C.E.A.D.

Condizione limite VU = VI - 1 Zona d Qn zona triodi, Qp saturazione Idn = -IDp Condizione limite VU = VI - 1 C.E.A.D.

Caratteristiche Non c’è dissipazione di potenza in condizioni statiche Vu a 15 b 5 12 4 9 3 c 6 2 3 1 d e VI VI 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 C.E.A.D.

Comportamento dinamico Non è presente il problema d’immagazzinamento Per bn = bp è ton = toff I MOS danno luogo a correnti piccole Le capacità parassite sono piccole Per pilotare carichi capacitivi si usano più stadi in cascata di dimensioni crescenti C.E.A.D.

Porte logiche Logica complementare Porta NAND MOS “n” realizzano la funzione MOS “p” realizzano la funzione complementare Porta NAND MOS “n” funzione AND MOS “p” Funzione OR C.E.A.D.

Schema Porta NAND AND = serie OR = parallelo VDD A Y B VSS C.E.A.D.

Schema Porta NOR AND = serie OR = parallelo VDD A B Y VSS C.E.A.D.

Complex Gate Y = (A + B)C VDD Y A C B VSS C.E.A.D.

Famiglia logica 74HCxxx 74HC02 VDD X Y U VSS C.E.A.D.

Conclusioni Zone di funzionamento del MOS Circuiti equivalenti Esempi Inverter C-MOS C.E.A.D.