Como parte de un proyecto, necesito evaluar un sistema de distribución de reloj que incluya líneas de transmisión. Como parte del sistema, necesitamos diseñar un elemento de retardo controlado por voltaje que consiste en un inversor hambriento de corriente CMOS.
¿Alguien tiene recursos o consejos para resolver el retardo de salida en función de la tensión de control? Gracias!
Puede configurar su inversor hambriento actual de tal manera que sea fácil derivar una relación entre una tensión de control y un retardo de propagación. El núcleo de un inversor hambriento de corriente es un NFET y PFET adicionales en serie con los transistores de conmutación. Estos transistores operan en la región de saturación y proporcionan aproximadamente una corriente constante en el rango operativo relevante.
ConM1yM4polarizadosenlaregióndesaturación,yM2oM3enlaregiónlineal,elinversorcargaráydescargaráelcondensadorC1conunacorrienteconstante.Estacorrienteconstantehacequeelvoltajedelcapacitorcambielinealmente,ynospermitecalcularfácilmentelademorasiestamosusandoalgocomoundisparadorSchmidt(ouncomparadorconhistéresis)despuésdelcapacitor.
Elvoltajeenuncapacitorsepuederesolvercon\$V_S=\dfrac{Q}{C}\$y\$Q=I\timest\$,dondeVseselvoltajequeelcondensadordebecargarseparaquesedispareelgatilloSchmidt.Combinaryreescribirestasecuacionesnosdaunaecuaciónparaelretardodetiempobasadoenlacapacitancia,lacorrienteyelvoltajeobjetivo:\$t_d=\dfrac{V_S\timesC}{I}\$.TengaencuentaqueelcondensadorcontinuarácargandodespuésdequesedispareeldisparadorSchmidt.EstosignificaquerealmentenecesitadejarqueelvoltajedelcapacitorcontinúeaVDDoGND,ysuperíodomínimosería\$T_{min}>\dfrac{2\timesV_{DD}\timesC}{I}\$.
Loúnicoquefaltaenestoescómohacerlosvoltajesdepolarización,yesosepuedehacerconlosespejosdecorriente.Consulteelesquemaacontinuaciónparaobtenerunaideadecómosepuedelograresto.Aquí,lostransistoresM9yM10generanelV_P_BIASy,opcionalmente,losvoltajesV_N_BIASapartirdelprimeresquema.Estosvoltajessepuedencompartirconcualquieretapaderetardosubsiguientetambién.EltransistorM11sepuedeutilizarparagenerarV_N_BIASapartirdeunacorrientedereferenciaenlugardeunatensióndereferenciasisedesea.
Con un V_BIAS determinado, puede calcular la corriente a través de los interruptores NFET y PFET siempre que conozca los parámetros del transistor. Despreciando los efectos de saturación del canal, \ $ i_d = \ dfrac {C_ {ox} \ mu_n} {2} \ dfrac {W} {L} (V_ {gs} - V_ {th}) ^ 2 \ $. Luego podemos sustituir esto por la corriente, lo que nos da una ecuación final:
\ $ T_d = \ dfrac {V_S \ times C} {\ dfrac {C_ {ox} \ mu_n} {2} \ dfrac {W} {L} (V_ {sesgo} - V_ {th}) ^ 2 } \ $
Encontré this artículo sobre los inversores hambrientos de corriente utilizados como parte de un oscilador controlado por voltaje. La aplicación es diferente, pero la metodología es la misma.
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