TD/TME-Simulation ´ Electrique semaine 2
Objectif(s)
O Dans un premier temps, vous allez utiliser le simulateur ´electrique eldo1 et l’interface de visualisation ezwave
pour observer les caract´eristiques statiques et dynamiques du transistor NMOS et de l’inverseur CMOS.
O Dans un second temps vous allez ´etudier l’influce de la charge (nb de portes attaqu´ees) sur le temps de propogation
d’un inverseur puis d’un inverseur suivi d’un buffer.
O En dernier lieu, vous allez observer l’influence de la r´esistance des fils d’interconnexion sur les temps de propagation
Pour utiliser les outils eldo1 et ezwave vous devez ˆetre loggu´e sur une machine de type Solaris (ex : rachmaninov)
et avoir fait un source du fichier jeanlou/VLSI2006-2007/TD-TME/S2/eldo.sh.
En r´esum´e en d´ebut de s´eance effectuez dans l’ordre :
1. Ouvrir un terminal,
2. dans ce terminal se loguer sur une machine Solaris en utilisant la commande :
>ssh <nom_de_machine>,
3. faire un source du script de configuration de l’environnement eldo.csh :
%>source jeanlou/VLSI2006-2007/TD-TME/S2/eldo.sh
Exercice(s)
La plupart des fichiers sont fournis, vous n’aurez que quelques modifications mineures `a effectuer.
Exercice 1 – Caract´eristiques du transistor NMOS
Copiez le fichier polar nmos.spi dans votre r´epertoire et lancez la simulation. Dans cette simulation la tension
VDS = 3.3V et on fait varier la tension VGS de 0 V `a 3.3 V et on mesure le courant IDS.
Question 1
D´eterminez la tension de seuil `a partir de laquelle le transistor commence `a ˆetre passant.
Exercice 2 – Simulation statique de l’inverseur CMOS
Copiez les fichiers mon inv.spi et inv statique.spi dans votre r´epertoire et lancez la simulation.
Question 1
Qu’observez-vous, cet inverseur vous parait-il ´equilibr´e ? Justifiez votre r´eponse.
1la documentation se trouve dans le r´epertoire /users/soft/mentor/ams2004.2/documentation/, consultez le fichier eldo ur.pdf
1
UE VLSI eldo 2 – page 2/2
Question 2
Faites varier la valeur de Wp jusqu’`a ce que l’inverseur soit ´equilibr´e.
Exercice 3 – Simulation dynamique de l’inverseur CMOS
Copiez le fichier inv dynamique.spi dans votre r´epertoire et lancez la simulation.
Question 1
Ajoutez une capacit´e de charge `a la sortie de votre inverseur, faites varier la valeur de cette capacit´e de 0 pF `a 100
pF. Pour chaque valeur mesurez le temps de commutation de l’inverseur et tracez la courbe.
Exercice 4 – Insertion d’un buffer
Copiez le fichier buf x8.spi dans votre r´epertoire et en partant du fichier inv dynamique.spi ´ecrivez le
fichier invplusbuf.spi qui ajoute un buffer buf x8 entre la sortie de l’inverseur et la capacit´e de charge.
Question 1
Simulez ce nouveau circuit en faisant varier la capacit´e de charge comme pour l’exercice pr´ec´edent.
Question 2
A partir de quelle valeur de charge, l’insertion d’un buffer est utile au temps de propagation global ?
Question 3
A combien d’inverseurs correspond cette charge ?
Exercice 5 – Influence de la resistance des fils d’interconnexion
Cr´eez maintenant deux nouveaux fichiers (inv dynamique resist.spi et invplusbuff resist.spi
en ajoutant une r´esistance correspondant aux fils d’interconnexion reliant la sortie de l’inverseur ou du buffeur `a la
capacit´e de charge.
Question 1
Simulez ces nouveaux circuits en fixant la capacit´e de charge `a 90 pF qu’observez vous, proposez une explication.
c
2006/2007 (
by UPMC/LMD/VLSI) 6
octobre 2006