付録1: MOSFETからの回路設計 |
MOSFETの寸法(LとW)の決定方法について講義を行ったが、マスタースライス方式では、メーカが用意したサイズのMOSFETを使用するため、MOSFET単体の寸法は変更できない。このため、電気的特性は、MOSFETの直列接続または並列接続の数により調整される。並列接続数については、MOSFETのProperty(デバイスパラメータ)の Mulitplier に設定することができる。MOSFETをN個並列接続すると、どの領域でも、IDSは正確に N 倍になる。直列接続の場合は、飽和領域に限って、電流が大体 1/N 倍になる。通常、n-ch MOSFETとp-ch MOSFETは、コンプリメンタリになるように調整されているため、インバータの場合は、n-ch MOSFET 1個とp-ch MOSFET 1個(並列、直列接続なし)で実現できる。
Library Managerのメニューから、[File] → [New] → [Cell View...]で、下記のセルを作成し、回路図エディタでINV01とNANDの回路を入力する。Mは、Multiplier(並列接続数)を表す。
Library | ic1 | ic1 |
Cell | INV01 | NAND2 |
View | schematic | schematic |
Type | schematic | schematic |
Open with | Schematics XL | Schematics XL |
Always use this application for this type of file | Checkを入れる | Checkを入れる |
MOSFETのシンボルは、下記のものをインスタンス(iキー)して使用する。
n-ch MOSFET | p-ch MOSFET | |
Library | GAMASTER | GAMASTER |
Cell | nnmos4 | ppmos4 |
View | symbol | symbol |
回路図編集画面に呼び出したMOSFETシンボルを選択してから、下記のProperty(qキー)を設定する。具体的な値は、Library = MeRL, Cell = INV01, View = schematic を呼び出して、MOSFETのPropertyを調べよう。SI接頭辞(p, n, u など)をつけ忘れないこと。
設定の必要があるProperty | 説明 |
Model name | n-ch → N, p-ch → Pとすること |
Multiplier | 並列接続数(上記回路図参照) |
Width | ゲート幅 |
Length | ゲート長 |
Drain diffusion are | ドレイン面積 |
Source diffusion are | ソース面積 |
Drain diffusion periphery | ドレイン外側3辺の長さ |
Source diffusion periphery | ソース外側3辺の長さ |
[参考] MOSFETのProperty値は、Multiplier以外は一定なので、Synbolを呼び出してProperty値を設定してから、コピーでMOSFETを増やしたほうが能率的である。入出力ピン(pキー)も作成しておく。
回路図の作成に使用するインスタンス
Library | Cell | View |
GAMASTER | nnmos4 | symbol |
GAMASTER | ppmos4 | symbol |
analogLib | vdd | symbol |
analogLib | vss | symbol |
他の回路に呼び出して使用できるようにsymbol viewも作成しておく。
Library Managerにより、テストベンチ tb_INV01 のセルを作成する。配線が完了したら、INV01の入力と出力に配線に、それぞれ IN, OUT の配線名(ラベル)を付けておくこと。
Library | ic1 |
Cell | tb_INV01 |
View | schematic |
Type | schematic |
Open with | Schematics XL |
Always use this application for this type of file | Checkを入れる |
INV01のテストベンチ
使用するインスタンス
Library | Cell | View | Property |
---|---|---|---|
ic1 | INV01 | symbol | なし |
analogLib | cap | symbol | Capacitance = 10f |
analogLib | vdd | symbol | なし |
analogLib | vss | symbol | なし |
analogLib | gnd | symbol | なし |
MeRL | SUPPLY | symbol | VDD = 5 VSS = 0 |
analogLib | vpulse | symbol | DC voltage = 0 Voltage 1=0 Voltage 2 = 5 Period = 20n Delay time = 10n Rise time = 50p Fall time = 50p Pulse width = 10n |
Analysis | dc |
Sweep Variable | Sourceラジオボタンをクリック。 Select Sourceボタンをクリック 回路図エディタで、入力に接続された電圧源をクリック。 |
Sweep Range Type | Start = 0, Stop = 5, Step = 0.01 |
Enabled | Checkを入れる |
再度、Choose Analysesボタンをクリックし、Choosing Analyses フォームを表示させ、以下の設定を行う。
Analysis | tran |
Transient Analysis | Start = 0, Stop = 40n, Step = 10n |
Enabled | Checkを入れる |
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