DM 1 - Diseño Microelectrónico I

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Julián Cortés del Río
hace 8 años
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1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos: EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica INGENIERÍA ELECTRÓNICA (Plan 1992). (Unidad docente Obligatoria) MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN (Plan 1992). (Unidad docente Optativa) ETSETB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona Capacidades previas Circuitos analógicos y digitales elementales. Requisitos Metodologías docentes Objetivos de aprendizaje de la asignatura Diseño y análisis de circuitos básicos, analógicos y digitales para C.I. VLSI. 1 / 6

2 Contenidos 1. Introducción al diseño VLSI. Modelos y conceptos básicos. Introducción. Modelo SPICE del transistor NMOS. Curvas características de un transistor NMOS. Corrección del valor de la movilidad. Regiones de funcionamiento óhmica-saturación. Curvas características del transistor PMOS. Corrección de la movilidad. El inversor CMOS. Implementación de una función lógica estática en tecnología CMOS. Fuente de corriente. 2. Característica estacionaria de los circuitos CMOS. Introducción. Característica estacionaria del inversor CMOS. Márgenes de ruido en una tecnología CMOS. Regeneración de los niveles lógicos 3. Respuesta dinámica de la tecnología CMOS. Introducción. Definiciones. Tiempo de bajada. Tiempo de subida. Tiempo de retardo. Concepto de retardo simétrico. Influencia del fan-in y fan-out en la velocidad de los circuitos combinacionales. 4. Modelo de retardo en circuitos digitales. Modelo de retardo basado en las constantes de tiempo. Término resistivo. Regla de escalado de la resistencia de un transistor MOS. Término Capacitivo. Efecto Miller. Modelo de retardo del inversor CMOS. Regla de escalado para las capacidades. 5. Consumo de potencia en circuitos CMOS y reglas de escalado. Consumo de potencia en circuitos CMOS. Consumo estacionario. Consumo dinámico. Consumo dinámico en presencia de carga capacitiva. Consumo dinámico directo (sin carga capacitiva). Lógica multiumbral para bajo consumo. Escalado de dimensiones de la tecnología CMOS. 6. Comparadores con histéresis y osciladores. Introducción. Comparadores con histéresis. Comparador con histéresis realimentado. Osciladores digitales. Oscilador en anillo. Oscilador acoplado por el surtidor. 2 / 6

3 7. El proceso microelectrónico. Introducción. La microelectrónica. El proceso tecnológico microelectrónico. Oxidación. Difusión. Implantación iónica. El proceso CMOS. 8. Fundamentos de celdas analógicas. Régimen estacionario y régimen dinámico de pequeña señal. Modelo de pequeña señal del transistor MOS. Circuito equivalente de pequeña señal. Cálculo de la ganancia de tensión. Resistencia incremental de un transistor MOS con VDG=0. Modelo de pequeña señal del transistor bipolar. Modelo Spice del transistor bipolar. Resistencia incremental del transistor bipolar con VCB=0. 9. Conceptos básicos de celdas amplificadoras. Introducción. Respuesta en frecuencia de amplificadores. Ancho de banda. El producto ganancia-ancho de banda. Amplificadores con polo dominante. Amplificadores cascodo. 10. Fuentes de corriente. Introducción. El transistor como fuente de corriente. Tensión mínima y resistencia interna de una fuente de corriente. Espejo de corriente MOS. Espejo de corriente bipolar. Generación de múltiples corrientes con una sola referencia. Fuentes de corriente cascodo. Fuentes de corriente Wilson. Fuentes de corriente independientes de la tensión de alimentación. 11. Amplificadores diferenciales. Introducción. Señal diferencial y señal común. Circuito equivalente en modo diferencial. Circuito equivalente en modo común. Estudio de un amplificador diferencial con etapa de salida. 12. Amplificadores operacionales CMOS. Introducción. Amplificador operacional de dos etapas. Cálculo de la ganancia diferencial. Slew rate en amplificadores operacionales. 3 / 6

4 13. Transistores de paso y biestables. Introducción. Transistores de paso. Puertas de transmisión CMOS. Circuitos con puertas de transmisión. Realizaciones de biestables. Biestables síncronos. Biestables usando puertas de transmisión. 14. Circuitos BiCMOS. La puerta digital BiCMOS. Característica estacionaria del inversor. Consumo de potencia. Velocidad. Diseño de puertas BiCMOS. Escalado de la tecnología. 4 / 6

5 Sistema de calificación - Teoría: - Examen final: 40% - Control: 10% - Prácticas: -Examen final: 10% -Control: 10% -Memoria e informes: 30% Normas de realización de las actividades 5 / 6

6 Bibliografía Básica: Baker, R.J. CMOS circuit design, layout, and simulation. 3rd ed. Hoboken, New Jersey: IEEE Press, ISBN Castañer, L.; Jiménez, V.; Bardés, D. Fundamentos de diseño microelectrónico. Barcelona: Edicions UPC, ISBN Otros recursos: Manual de prácticas 6 / 6

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