Widerstandslast, minimale Ausgangsspannung CMOS Taschenrechner

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Eigenschaften der CMOS-Schaltung

✖Die Versorgungsspannung ist der Spannungseingang.ⓘ Versorgungsspannung [V_cc]			+10% -10%
✖Die Zero-Bias-Schwellenspannung ist als die erforderliche Gate-Spannung definiert, wenn die Source-zu-Substrat-Spannung Null ist.ⓘ Null-Vorspannungsschwellenspannung [V_T0]			+10% -10%
✖Die Transkonduktanz von NMOS in CMOS ist definiert als die Multiplikation der Elektronenmobilität, des Breiten-Längen-Verhältnisses von NMOS und der Oxidkapazität.ⓘ Transkonduktanz von NMOS [K_n]			+10% -10%
✖Der Lastwiderstand ist als elektronische Komponente definiert, die die durch einen Stromkreis fließende Strommenge begrenzt.ⓘ Lastwiderstand [R_L]			+10% -10%
✖Die Versorgungsspannung ist die elektrische Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis, die von einer Energiequelle wie einer Batterie oder einer Steckdose bereitgestellt wird.ⓘ Versorgungsspannung [V_cc]			+10% -10%

✖Die minimale Ausgangsspannung bei ohmscher Last ist als die minimale Ausgangsspannung definiert, wenn der Ausgangspegel im ohmschen Lastwechselrichter logisch „1“ ist.ⓘ Widerstandslast, minimale Ausgangsspannung CMOS [V_OL(RL)]

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Formel

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Widerstandslast, minimale Ausgangsspannung CMOS

Formel

`"V"_{"OL(RL)"} = "V"_{"cc"}-"V"_{"T0"}+(1/("K"_{"n"}*"R"_{"L"}))-sqrt(("V"_{"cc"}-"V"_{"T0"}+(1/("K"_{"n"}*"R"_{"L"})))^2-(2*"V"_{"cc"}/("K"_{"n"}*"R"_{"L"})))`

Beispiel

`"0.028984V"="1.55V"-"1.4V"+(1/("200µA/V²"*"2MΩ"))-sqrt(("1.55V"-"1.4V"+(1/("200µA/V²"*"2MΩ")))^2-(2*"1.6V"/("200µA/V²"*"2MΩ")))`

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Widerstandslast, minimale Ausgangsspannung CMOS Lösung

SCHRITT 0: Zusammenfassung vor der Berechnung

Gebrauchte Formel

Minimale Ausgangsspannung der ohmschen Last = Versorgungsspannung-Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))-sqrt((Versorgungsspannung-Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand)))^2-(2*Versorgungsspannung/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand)))
V_OL(RL) = V_cc-V_T0+(1/(K_n*R_L))-sqrt((V_cc-V_T0+(1/(K_n*R_L)))^2-(2*V_cc/(K_n*R_L)))
Diese formel verwendet 1 Funktionen, 6 Variablen

Verwendete Funktionen

sqrt - Eine Quadratwurzelfunktion ist eine Funktion, die eine nicht negative Zahl als Eingabe verwendet und die Quadratwurzel der gegebenen Eingabezahl zurückgibt., sqrt(Number)

Verwendete Variablen

Minimale Ausgangsspannung der ohmschen Last - (Gemessen in Volt) - Die minimale Ausgangsspannung bei ohmscher Last ist als die minimale Ausgangsspannung definiert, wenn der Ausgangspegel im ohmschen Lastwechselrichter logisch „1“ ist.
Versorgungsspannung - (Gemessen in Volt) - Die Versorgungsspannung ist der Spannungseingang.
Null-Vorspannungsschwellenspannung - (Gemessen in Volt) - Die Zero-Bias-Schwellenspannung ist als die erforderliche Gate-Spannung definiert, wenn die Source-zu-Substrat-Spannung Null ist.
Transkonduktanz von NMOS - (Gemessen in Ampere pro Quadratvolt) - Die Transkonduktanz von NMOS in CMOS ist definiert als die Multiplikation der Elektronenmobilität, des Breiten-Längen-Verhältnisses von NMOS und der Oxidkapazität.
Lastwiderstand - (Gemessen in Ohm) - Der Lastwiderstand ist als elektronische Komponente definiert, die die durch einen Stromkreis fließende Strommenge begrenzt.
Versorgungsspannung - (Gemessen in Volt) - Die Versorgungsspannung ist die elektrische Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis, die von einer Energiequelle wie einer Batterie oder einer Steckdose bereitgestellt wird.

SCHRITT 1: Konvertieren Sie die Eingänge in die Basiseinheit

Versorgungsspannung: 1.55 Volt --> 1.55 Volt Keine Konvertierung erforderlich
Null-Vorspannungsschwellenspannung: 1.4 Volt --> 1.4 Volt Keine Konvertierung erforderlich
Transkonduktanz von NMOS: 200 Mikroampere pro Quadratvolt --> 0.0002 Ampere pro Quadratvolt (Überprüfen sie die konvertierung hier)
Lastwiderstand: 2 Megahm --> 2000000 Ohm (Überprüfen sie die konvertierung hier)
Versorgungsspannung: 1.6 Volt --> 1.6 Volt Keine Konvertierung erforderlich

SCHRITT 2: Formel auswerten

Eingabewerte in Formel ersetzen

V_OL(RL) = V_cc-V_T0+(1/(K_n*R_L))-sqrt((V_cc-V_T0+(1/(K_n*R_L)))^2-(2*V_cc/(K_n*R_L))) --> 1.55-1.4+(1/(0.0002*2000000))-sqrt((1.55-1.4+(1/(0.0002*2000000)))^2-(2*1.6/(0.0002*2000000)))

Auswerten ... ...

V_OL(RL) = 0.0289838067296437

SCHRITT 3: Konvertieren Sie das Ergebnis in die Ausgabeeinheit

0.0289838067296437 Volt --> Keine Konvertierung erforderlich

ENDGÜLTIGE ANTWORT

0.0289838067296437 ≈ 0.028984 Volt <-- Minimale Ausgangsspannung der ohmschen Last

(Berechnung in 00.020 sekunden abgeschlossen)

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Credits

Erstellt von Priyanka Patel

Lalbhai Dalpatbhai College für Ingenieurwissenschaften (LDCE), Ahmedabad

Priyanka Patel hat diesen Rechner und 25+ weitere Rechner erstellt!

Geprüft von Santhosh Yadav

Dayananda Sagar College of Engineering (DSCE), Banglore

Santhosh Yadav hat diesen Rechner und 50+ weitere Rechner verifiziert!

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Ausbreitungsverzögerung für Übergangs-CMOS von niedriger zu hoher Ausgangsleistung

Gehen Zeit für den Übergang der Ausgabe von niedrig nach hoch = (Ladekapazität/(Transkonduktanz von PMOS*(Versorgungsspannung-abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias))))*(((2*abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias))/(Versorgungsspannung-abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias)))+ln((4*(Versorgungsspannung-abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias))/Versorgungsspannung)-1))

Ausbreitungsverzögerung für CMOS mit Übergang von hoher zu niedriger Ausgangsleistung

Gehen Zeit für den Übergang der Ausgabe von hoch nach niedrig = (Ladekapazität/(Transkonduktanz von NMOS*(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias)))*((2*Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias/(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias))+ln((4*(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias)/Versorgungsspannung)-1))

Widerstandslast, minimale Ausgangsspannung CMOS

Gehen Minimale Ausgangsspannung der ohmschen Last = Versorgungsspannung-Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))-sqrt((Versorgungsspannung-Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand)))^2-(2*Versorgungsspannung/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand)))

Maximale Eingangsspannung CMOS

Gehen Maximale Eingangsspannung CMOS = (2*Ausgangsspannung für maximalen Eingang+(Schwellenspannung von PMOS ohne Body Bias)-Versorgungsspannung+Transkonduktanzverhältnis*Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias)/(1+Transkonduktanzverhältnis)

Widerstandslast, minimale Eingangsspannung CMOS

Gehen Minimale Eingangsspannung der ohmschen Last = Null-Vorspannungsschwellenspannung+sqrt((8*Versorgungsspannung)/(3*Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))-(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))

Schwellenspannung CMOS

Gehen Grenzspannung = (Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias+sqrt(1/Transkonduktanzverhältnis)*(Versorgungsspannung+(Schwellenspannung von PMOS ohne Body Bias)))/(1+sqrt(1/Transkonduktanzverhältnis))

Minimale Eingangsspannung CMOS

Gehen Minimale Eingangsspannung = (Versorgungsspannung+(Schwellenspannung von PMOS ohne Body Bias)+Transkonduktanzverhältnis*(2*Ausgangsspannung+Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias))/(1+Transkonduktanzverhältnis)

Lastkapazität des kaskadierten Inverter-CMOS

Gehen Ladekapazität = Gate-Drain-Kapazität von PMOS+Gate-Drain-Kapazität von NMOS+Entleeren Sie die Massenkapazität des PMOS+Entleeren Sie die Massenkapazität von NMOS+Interne Kapazität+Gate-Kapazität

Von der Stromversorgung gelieferte Energie

Gehen Von der Stromversorgung gelieferte Energie = int(Versorgungsspannung*Momentaner Drainstrom*x,x,0,Ladeintervall des Kondensators)

Durchschnittliche Ausbreitungsverzögerung CMOS

Gehen Durchschnittliche Ausbreitungsverzögerung = (Zeit für den Übergang der Ausgabe von hoch nach niedrig+Zeit für den Übergang der Ausgabe von niedrig nach hoch)/2

Widerstandslast Maximale Eingangsspannung CMOS

Gehen Widerstandslast Maximale Eingangsspannung CMOS = Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))

Durchschnittliche Verlustleistung CMOS

Gehen Durchschnittliche Verlustleistung = Ladekapazität*(Versorgungsspannung)^2*Frequenz

Schwingungsperiode Ringoszillator CMOS

Gehen Schwingungsperiode = 2*Anzahl der Stufen des Ringoszillators*Durchschnittliche Ausbreitungsverzögerung

Maximale Eingangsspannung für symmetrisches CMOS

Gehen Maximale Eingangsspannung = (3*Versorgungsspannung+2*Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias)/8

Minimale Eingangsspannung für symmetrisches CMOS

Gehen Minimale Eingangsspannung = (5*Versorgungsspannung-2*Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias)/8

Rauschmarge für Hochsignal-CMOS

Gehen Rauschmarge für hohes Signal = Maximale Ausgangsspannung-Minimale Eingangsspannung

Transkonduktanzverhältnis CMOS

Gehen Transkonduktanzverhältnis = Transkonduktanz von NMOS/Transkonduktanz von PMOS

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