Transcript
Page 1: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

Circuitos Integrados DigitaisELT017

Page 2: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 2

INVERSOR BICMOSAula 8

Page 3: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 3

Tecnologia BiCMOS (1) Combinação de um transistores bipolares e CMOS em uma

mesma pastilha. Circuitos BiCMOS resultantes possuem as características:

Baixa potência Alta impedância de entrada Grandes margens de ruído Alta capacidade de corrente de acionamento Alta velocidade de operação

Page 4: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 4

Tecnologia BiCMOS (2) Embora o CMOS seja praticamente ideal circuitos lógicos,

ele possui baixa capacidade de fornecer corrente. Não é preocupante quando a porta CMOS deve acionar algumas

outras poucas portas CMOS Porém torna-se um problema sério na presença de cargas

capacitivas elevadas (0,5 pF) Necessidade de lidar com tempos de propagação “desastrosos”

Contudo, devido a alta transcondutância, os transistores TBJ são capazes de fornecer correntes de saída maiores Naturalmente possui maior dissipação de potência

Page 5: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 5

Tecnologia BiCMOS (3) Tecnologia BiCMOS é apropriada para implementação de

circuitos analógicos Torna possível a realização de funções analógicas e digitais

em uma mesma pastilha Surge o SoC – System on a Chip Tecnologia de processamento é mais complexa que CMOS

Page 6: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 6

O INVERSOR BICMOS

Page 7: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 7

O inversor BiCMOS (1) Todos os modelos de transistores BiCMOS são baseados no

uso de transistores npn para aumentar a capacidade de corrente do inversor CMOS Cascateamento dos transistores QN e QP com um transistor npn Formam um dispositivo complementar CMOS-TBJ

Page 8: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 8

O inversor BiCMOS (2) Tais dispositivos compostos retém a característica de alta

impedância de entrada do transistor MOS Apresentam um gm melhorado

Multiplicação do gm MOS pelo β do TBJ

Page 9: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 9

Operação do inversor BiCMOS (2) Quando vi é baixo

QN quanto Q2 estão cortados QP conduz e fornece corrente para a base de Q1

Elevada corrente de saída carrega a capacitância Pequeno atraso de propagação de baixo-alto, tPLH

Transistor Q1 corta quando vo atinge VDD – VBE1

Logo o nível alto da saída não é VDD

Quando vi é alta QP quanto Q1 estão cortados QN conduz e fornece corrente para a base de Q2

Q2 drena uma alta corrente e descarrega a capacitância Pequeno atraso de propagação de alto-baixo, tPHL

Transistor Q2 corta quando vo atinge VBE2

Logo o nível alto da saída é maior que zero

Page 10: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 10

Desvantagens do inversor BiCMOS Redução da excursão do sinal lógico de saída

Margens de ruído reduzidas Atrasos de desligamento relativamente longos de Q1 e Q2

Não há caminhos elétricos para escoamento das cargas da base Adiciona-se um resistor na base de cada TBJ

Quando Q1 e Q2 cortam, as cargas armazenadasfluem para o terra através de R1 e R2

A adição de R2 funciona como resistor abaixadore vo tende ao terra, mas com lentidão Tanto R1 quanto R2 drenam correntes das bases de Q1 e Q2, reduzindo a capacidade de transferência decorrente

Page 11: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 11

Implementação do inversor BiCMOS (1) Na práticas, os dispositivos QNR1 e QNR2 são utilizados para

implementar os resistores R1 e R2

QNR1 e QNR2 são projetados para conduzir apenas quando necessário

Page 12: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 12

Implementação do inversor BiCMOS (2) R1 está conectado à saída do inversor

Não há mais dissipação de potência estática R1 funciona como resistor levantador, puxando a

saída do nó vo para VDD através de QP, que continua conduzindo depois que Q1 corta

O projeto impede que Q1 e Q2 conduzam simultaneamente Q1 e Q2 nunca saturam

Limitaria a corrente de carga e descarga em βIB

Reduz a velocidade de corte do transistor

Page 13: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 13

PORTAS LÓGICAS BICMOS

Page 14: Circuitos Integrados Digitais ELT017. INVERSOR BICMOS Aula 8 2ELT017 - Circuitos Integrados Digitais

ELT017 - Circuitos Integrados Digitais 14

Portas Lógicas BiCMOS Lógica é realizada pela parte CMOS da porta Circuitos bipolares operam como estágio de saída

Logo o procedimento é o mesmo para a família CMOS NE de duas entradas BiCMOS


Top Related