Majeure MNO
Cours « Circuits électroniques » Petite Classe n°1
Majeure de "Micro-Nano-Optoélectronique"
Cours :"Circuits électroniques"
Petite Classe n°1
1ère partie : fonctionnement d’un inverseur CMOS
Objectif :
On se propose d'étudier le fonctionnement électronique statique d'un inverseur CMOS
(montage simple à deux transistors complémentaires vu en cours) et de déterminer sa
caractéristique Vout = f(Vin) ainsi que le courant consommé.
Introduction :
Soit un inverseur CMOS du type vu dans le cours :
Fig. 1 : Inverseur CMOS
Il utilise des transistors appairés en technologie 0,5 µm pour lesquels :
µn C ox = 100 µA / V 2 ; (W / L)n = 2 µm / 1 µm ; VTn = 0,8 V VDD = 3,3 V
Rappel de l'allure des caractéristiques d'un autre transistor NMOS vu en cours :
Fig. 2 : Allure des caractéristiques d'un transistor NMOS
Année 2006 (X2003)
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Cours « Circuits électroniques » Petite Classe n°1
On rappelle les équations statiques du transistor NMOS (VDS > 0 et VT > 0) :
(cid:131)
(cid:131)
(cid:131)
régime bloqué pour VGS ≤ VT : ID = 0
régime "résistif" pour VDS < VGS − VT : ID = µn Cox
régime saturé pour VDS ≥ VGS − VT : ID =
1
2
µn C ox
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⎡
(
VGS − VT
⎣
(
VGS − VT
W
L
W
L
)VDS -
1
2
2
VDS
⎤
⎦
)2
Et les équations statiques du transistor PMOS (VDS < 0 et VT < 0 ) :
(cid:131)
(cid:131)
(cid:131)
régime bloqué pour VGS > VT : ID = 0
régime "résistif" pour VDS > VGS − VT : ID = µp Cox
régime saturé pour VDS ≤ VGS − VT : ID =
1
2
µp Cox
⎡
(
VGS − VT
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⎣
(
VGS − VT
W
L
W
L
)VDS -
1
2
2
VDS
⎤
⎦
)2
Caractéristique de transfert
Construire la représentation graphique de la courbe Vout = f(Vin) de l'inverseur CMOS, en
déterminant les points caractéristiques de la façon suivante :
Fig. 3 : Définition de Vol, Voh, Vil, Vih
(cid:4) Calculer les valeurs des deux tensions de sortie Vol et Voh,
(cid:4) Calculer les valeurs des deux tensions d'entrée Vil et Vih,
(cid:4) Calculer les marges de bruit NMl et NMh (on définira ces grandeurs au cours de la PC),
ainsi que Vm pour lequel Vout = Vin.
Courant consommé
(cid:4) Déterminer le courant Imax consommé sur l'alimentation lorsque Vin = Vout = Vm et la
puissance dissipée correspondante.
(cid:4) Pour quelles tensions d'entrée, ce courant vaut-il 1/2 de Imax, ou bien 1/10 de Imax ?
(cid:4) A partir de quelles tensions d'entrée le courant consommé est-il nul ?
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Cours « Circuits électroniques » Petite Classe n°1
2ème Partie : Réalisation CMOS d’une fonction booléenne
Objectif :
Réaliser en utilisant les principes des réseaux de conduction un circuit statique
réalisant une fonction booléenne S à trois entrées (A, B, C) dont la table de vérité est donnée
par :
A
B
C
S
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
0
1
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0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
Méthodologie de synthèse
(cid:4) Exprimer S sous forme d’une fonction booléenne S = f(A, B, C).
(cid:4) Réaliser sous forme de réseaux de conduction la fonction duale S .
On rappelle le schéma de principe donné en cours :
Vdd
Ent rée
PUN
Réseaux de P M OS :
fonct ion de conduct ion duale f*
Sort ie : f
PDN
Réseaux de NM OS :
fonct ion de conduct ion f
(cid:4) Réaliser la fonction S sous forme de réseaux de conduction.
Vss
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