Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 64 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
64
Dung lượng
0,95 MB
Nội dung
HIGH SPEED DIGITAL CMOS INPUT BUFFER DESIGN !""# $%&'(&)'('$* +,'-) $ /'(-01 2/234 2-/ 25& 23/2)( ACKNOWLEDGEMENTS ' 2 ' 6 4 4 4 ) 62$ 2 ' 64 4 /' 7 / ' )8 294234 66 2 '6466'6:2'6 4429; 2 TABLE OF CONTENTS +-,<*(-$22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 *'$,.=,*222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 *'$,./9$',-22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 *'$,.$*222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 *'$,..'( /22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222; $/+$2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222; ,6)2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222; )(222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222; ),>222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222; 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222; +&)$/?1'-$/, +$',-222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222? ,'22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222? '2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222! +&)$/!1 /$,),*,('@'(-' *$',-*=, $- ./'+$',-2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222A -,'2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222A -,2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222B *-,2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222C -,22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222C ),'2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?" ),22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?? *),2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?D ),222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?D )'22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?A )222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?E *)222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?B )2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222?B +&)$/D1,.$'('$*,*-*=+*+ *$',-22222222222?F 6222222222222222222222222222222222222222222222222222222?F ':+-E222222222222222222222222222222222222222222222!" 2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!" +&)$/A1' *$',--$$/ *$22222222222222222222222222222222222222222222222222222!? $222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!? 9798222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!! -,2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!D ),22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!A )2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!A /922222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!E -,2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!E ),22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!# )2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!# $2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!B /2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222!F $66222222222222222222222222222222222222222222222222222!C +&)$/E1+,-+* ',-22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222D? *'2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222D? +22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222D! ))-'G19'++&/+$/'$'+-/@++'/+ '$22222222222222222222DD $22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222DA /@+642222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222DE +)2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222D# +22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222DF ))-'G1)'+,*--$*'$2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222A" )'+-$*'$222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222A? )'+,*222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222AD /./-+22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222AF LIST OF SYMBOLS 9 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 92 9 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 92 9 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 92 9 (222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 (92 ' 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 +2 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 9222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 + $22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 $+2 ) 2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 )62 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222242 + 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 ,2 / 2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 *2 9 2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 *92 9 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 '2 LIST OF ABBREVATIONS 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 2 /'2222222222222222222222222222222222222222 /')2 +22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+2 ,2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222,;2 ),22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222)@,;2 -,2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222-@,;2 )'+22222222222222222222222222222222222222222222)6'+2 /222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222/ +22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+2 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 +22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 LIST OF TABLES. $?1'+-E+,22222222222222222222222!? $!122222222222222222222222222222222222!! LIST OF FIGURES .?2?962222222222222! .!2?-,HHHHHHHHHHHHHHHH2A .!2!'2222222222222222222222222222# .!2D6-,:> 6HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH22B .!2A692222222222222222222222222222222222222222222B .!2E6-,22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222B .!2#6 >6HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHB .!2#6 >62HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH2F .!2B+>62H2F .!2FHHHHHHHHHHHHHHHHHHHF .!2CHHHHHHHHHHHHHHHHHHHF .!2?"*-,HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH222C .!2??'-,HHHHHHHHHHHHHHHHHH222C .!2?!),HHHHHHHHHHHHHHH2?" .!2?A/667?@!!IE DIFAI??EI?A8HHHHHHHHHHHHHHHHHHH?? .!2?E.667?@!!IE DIFAI??EI?A8HHHHHHHHHHHHHHHHHHH?? [...]... also the project conclusion Achievements • Design, simulation, layout and characterization of High speed digital Input buffer circuits in AMI’s CN5 process • The chip was fabricated with ground-signal-ground pads for characterization and with a die size of 1.5 x 1.5 mm 2 • The test results demonstrated that the designed input buffers operate well for high- speed input signals • The delays were virtually... these input buffers has been processed in AMI’s CMOS processes with a die size of 1.5 x 1.5 mm 2 Project Goal • To design, simulate, fabricate and characterize the novel, digital, differential highspeed input buffer circuits in AMI’s CN5 process Project Organization The project is divided in to five chapters • First chapter gives an overview of the project and an introduction to the Input buffer. .. parallel………………………… 30 Figure 4.21 Delay vs input signal swing (Vp) plot for the input buffers ………………30 Figure 5.1 Layout of the chip……………………………………………………………31 Figure 5.2 Micrograph of the chip………………………………………………………31 ABSTRACT Overview of the Project High speed digital Input buffer circuits are used in a wide variety of digital applications One of the common applications of these input buffers is in memory devices... voltage, input common mode reference and voltage swing 1 CHAPTER 1: INTRODUCTION Input Buffer Circuits High speed input signals travel through the various digital circuits and gets distorted when it reaches the chip i.e the digital data traveling through various digital circuitry gets distorted by adding delays in the signals like low voltage signal levels, slow rise and fall times, etc Input buffers... [1] 3 The design of these input buffers has been processed in 0.5um CMOS processes with a die size of 1.5 x 1.5 mm 2 and a supply voltage of 5V with a scale factor of 0.3um 4 CHAPTER 2: Buffer Topologies- Design, Simulation, Layout and Fabrication This project describes input buffer designs using NMOS, PMOS and parallel combination of both the topologies The buffer topologies used in this design, have... NMOS Input buffer layout: - Figure 2.9 Simulations by changing vinp 9 Figure 2.10 Layout of NMOS buffer Micrograph showing the NMOS input buffer: - Figure 2.11 Image of NMOS input buffer PMOS Input Buffer Design: - 10 A PMOS version of the Input buffer is used for achieving better performance for lower input level signals VDD M6PT 40/2 M6PB Vs 40/2 VDD Vinp M3P M4P M1P Vinm Vom M2P Vs M7P VDD 160/2... Simulations showing the output of the PMOS input buffer and its zoomed in view Figure 2.18 Sweeping Vdd with enable Figure 2.20 Sweeping vref with enable Layout-PMOS input buffer: - Figure 2.19 Current when switching 13 Figure 2.21 Layout of PMOS buffer Micrograph showing the PMOS input buffer: - Figure 2.22 Fabricated image of PMOS buffer 14 Parallel Input buffer design: - VDD M6PT 40/2 M6PB Vs 40/2 Vinp... Vinm Vs buffer Vout Schematic symbol Vs M5T 20/2 M5B Figure 2.23 Schematic diagram of a rail to rail input buffer [1] To avoid the offset from PMOS version, the NMOS buffer can be used in parallel with a PMOS buffer show in figure 2.23, to form an input buffer that operates well with input signals approaching ground and VDD The topology with the buffers in parallel provides a robust input buffer that... Typically these input buffers are used after the ESD protection circuit Figure 1.1 Variation in the pulse width of the digital data due to incorrect slicing.[1] Differential amplifier Input buffers: There are many types of input buffers used in the digital circuits For buffers employing inverters in series, the switching point of the inverter varies due to the attenuation of the amplitude of the input signal... the input buffer topologies employ self biased differential amplifiers because for buffers employing inverters in series, the switching point of the inverter varies due to the attenuation of the amplitude of the input signal This project presents design, simulation, fabrication and characterization of novel, differential highspeed input buffers which mitigate all the above mentioned problems The design . HIGH SPEED DIGITAL CMOS INPUT BUFFER DESIGN . 6 2'@; 2 NMOS Input Buffer Design: - VDD VDD V inm V inp V om V out V s VDD V s .!2?-,L?M 4 . 2 .?2?962L?M Differential amplifier Input buffers: - $2.