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Fondamenti di Elettronica – Ing. AUTOMATICA e INFORMATICA - AA 2013/2014 Soluzione sintetica dell’appello del 5 Febbraio 2015 Esercizio A 1) A ogni fronte di commutazione dell’ingresso si ha un impulso alto in uscita di durata Δt= ln(2) ⋅RC = 34.7ns 2) La capacità collegata al nodo A commuta con la stessa frequenza dell’ingresso mentre l’uscita commuta con frequenza doppia. Quindi: Ptot=C ⋅Vdd 2⋅(f+2 ⋅f)= 327 µW 3) La rete di pull-up è realizzata da due rami in parallelo ciascuno con due pMOS in serie. Un ramo è comandato da A e B e l’altro da Anegato e Bnegato. Alternativamente, si può realizzare il pull-up con due pMOS in parallelo comandati da A e Bnegato il tutto in serie con altri due pMOS in parallello comandati da Anegato e B. 4) Nella commutazione da alto a basso dell’uscita la capacità è scaricata dal transistore equivalente con k eq =k n/2 dato dalla serie degli nMOS attivi. Con l’approssimazione di MOS sempre saturo e assumendo al solito una soglia di commutazione di Vdd/2, il tempo di propagazione vale: t1
0= Vdd ⋅C/2/I dn,sat = 1.1ns La commutazione da basso ad alto è realizzata da due pMOS in serie con k eq =k p/2 e ha un tempo di propagazione pari a: t 0
1= Vdd ⋅C/2/I dp,sat = 2.3ns Il tempo di propagazione non nullo della porta XNOR porta ad avere un impulso di uscita ritardato rispetto all’ingresso di circa 2.3ns. La durata dell’impulso è inoltre ridotta rispetto al caso ideale di circa t 0
1 - t0
1= 1.1ns (l’approssimazione in questa espressione è duplice: 1) i transistori non lavorano con Vgs massima perché l’ingresso della porta è un esponenziale e non uno scalino; 2) la soglia di commutazione della porta non è a Vdd/2). Esercizio B 1) VSG,p = (Vdd-Vss) ⋅R2/(R1+R2)= 2.8V Idp = kp(V SG -|Vtp|) 2= 10mA Idn =I bias -Idp = 1mA
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Vsn…