¿Por qué mi compuerta AND cmos tiene menos disipación que mi compuerta NAND?

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Acabo de empezar a tomar un curso en VLSI y por lo poco que sé, este resultado parece un poco extraño. A continuación puede ver el diseño de la compuerta AND y NAND que diseñé:

Ambosparecenestarfuncionandobienconretrasosdesubidaycaídademenosde0,5ns.(Añadirélosdiagramassiesnecesario).Almedirladisipaciónenelnododesalidadecadacompuertamientrassecambialacapacitanciadelnodo,obtengolossiguientesresultados:

Y

NAND

EsperoquelapuertaANDtengamásdisipación,peroesenoeselcasoaquí.Inclusoverifiquéladisipacióndelinversorquealcanzamásde2mWatts.Porlotanto,agregarelinversorenserieconlacompuertaNANDdeberíaaumentarladisipación.

¿Quémeestoyperdiendo?

Editar:Lacapacitanciaenlasimágenesestáenfemtofarads.Lacapacitanciaseagregaalasalidadecadapuerta,porloqueseagregaalnodo"out" en la primera imagen (puerta AND) y al nodo "out21" en la segunda imagen (puerta NAND).
En ambas mediciones, las puertas tienen las mismas entradas exactas (pulsos de reloj) y la disipación se mide en los nodos de salida. La compuerta AND tiene un retraso de aumento de 700 ps y un retraso de caída de 330 ps.

Edit2: Durante las mediciones me aseguré de que las dos puertas NAND sean idénticas.

    
pregunta John Katsantas

1 respuesta

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Me gustan los esquemas, así que estás comparando:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Y espera que el circuito izquierdo con NAND1 consuma menos energía que el circuito NAND2 + INV correcto.

Si asume que la complejidad del circuito es el único factor para determinar el consumo de energía, entonces es probable que esté en lo correcto.

¡Pero más es / podría estar sucediendo!

  • La disipación de potencia está relacionada con la carga del condensador. En el En el circuito NAND1 hay 2 PMOS en paralelo que pueden cargar el condensador.

    En el circuito NAND2 + INV es el single PMOS en el inversor cargando el capacitor.

    Cuando ambos 2 PMOS en NAND1 están ambos encendidos, el capacitor está se carga más rápidamente pero que podría requerir un poco más de potencia.

  • ¿El ancho y la longitud de todos los PMOS son iguales? Para mí, parece que podrían ser diferentes, lo que también puede afectar la velocidad de carga del condensador.

Si realmente necesita saber qué está pasando, esto se entiende mejor cuando se usa un simulador de circuito analógico como LTSpice. Sin embargo, podría estar llevando esto demasiado lejos.

    
respondido por el Bimpelrekkie

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