Serie de Diseño de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Vol 3
Diseño de Circuitos CMOS - Analógico, digital, Diseño de Circuitos Integrados
Este texto de Ingeniería Eléctrica a nivel universitario es para cualquiera que quiera saber cómo diseñar productos utilizando circuitos CMOS. El presente texto es inusualmente accesible para los lectores que desean adquirir las habilidades de diseño de circuitos CMOS, así como la habilidad de hacer diseños de Circuitos Integrados. Presentamos una base completa para que puedas aprender a diseñar y diseñar circuitos CMOS.
Este texto es diferente de otros textos de diseño de CMOS, porque no solo mostramos cómo diseñar circuitos CMOS seleccionando la longitud, el ancho del transistor y el valor correcto de movilidad (un pequeño detalle que generalmente se pasa por alto si no se ignora), sino que mostramos cómo hacer diseños de circuitos precisos y funcionales que se pueden usar en un chip. Además, te pedimos que trabajes duro dibujando más de 60 diseños que te brindan experiencia en el mundo real.
Esto no se trata de diseño lógico. Esto se trata de diseño de circuitos integrados desde circuitos básicos hasta diseño de circuitos integrados.
La tecnología CMOS es la tecnología preferida para implementar circuitos integrados digitales y analógicos modernos. Mostramos, paso a paso, cómo se hacen los diseños que se ajustan a las reglas de Mosis.
Una breve revisión de los transistores MOS establece el escenario para el diseño de circuitos CMOS.
Los circuitos digitales sin memoria implementan ecuaciones lógicas como sumas de minterminos (OR de ANDs) o productos de maxterminos (AND de ORs). Mostramos cómo diseñar circuitos como NOT (Inversor), NAND, NOR, XOR, Multiplexor y Sumador. A medida que avanzamos, mostramos cómo planificar y ejecutar diseños para cada circuito.
Los circuitos digitales de un bit con memoria se utilizan en máquinas de estado. El RS Latch es el circuito de un bit más elemental con memoria. Los Latches no tienen entradas de reloj, mientras que los flip-flops y los flip-flops activados por flanco son circuitos de memoria de un bit con entradas de reloj. Los flip-flops son circuitos sincrónicos. Mostramos cómo diseñar y diseñar el RS Latch y el flip-flop activado por flanco D. Mostramos que el diseño y diseño JK es una adaptación directa del diseño y diseño D. Los flip-flops activados por flanco D y JK son los circuitos de flip-flop en uso comercial hoy en día.
A continuación, el énfasis está en circuitos digitales que son un ensamblaje de celdas idénticas, como la celda de un registro de desplazamiento. El diseño del circuito integrado de un ensamblaje de celdas es un patrón ordenado y repetitivo. Los patrones ordenados y repetitivos son intrínsecamente libres de errores de diseño. Decimos que los diseños ordenados son obligatorios para circuitos no triviales (los diseños lógicos aleatorios son de alto riesgo). Mostramos cómo hacer diseños sistemáticos ordenados y cómo escribir programas Spice que evalúen su rendimiento.
Diseñamos y diseñamos circuitos digitales bien conocidos como registros de desplazamiento, registros de almacenamiento con control de carga, registros en un bus y matrices lógicas programables de lógica sin memoria.
El conocido espejo de corriente, amplificador diferencial, amplificador operacional, resistencias y capacitores son diseñados y su rendimiento es evaluado por Spice. Se presentan procedimientos de diseño para los circuitos así como para las resistencias y capacitores.
Spice se utiliza para trazar la respuesta DC, la respuesta de frecuencia AC y el rendimiento de respuesta transitoria TRAN de circuitos que son analizados y diseñados en el texto. Mostramos cómo escribir estos programas.
Te pedimos que dibujes más de 60 diseños, que consideramos experimentos útiles que te brindan experiencia en el mundo real. Consideramos que dibujar los más de 60 diseños es una actividad de aprendizaje significativa.
Las presentaciones son eminentemente claras, porque se basan en las políticas de asumir nada y que nada es obvio.
Los contenidos del presente texto son temas que realmente se utilizan cuando se está involucrado en el análisis y diseño de circuitos CMOS.