TP4-1 : Simulateur électrique ELDO

Introduction

Dans ce premier TP, nous allons utiliser le simulateur électrique ELDO et l'interface de visualisation XELGA pour extraire les caractéristiques statiques et dynamiques de l'inverseur CMOS. Nous allons aussi étudier les différents paramètres qui influencent les temps de propagation de cet inverseur. Pour ce TP vous rédigerez un compte rendu détaillé des résultats obtenus et de leurs significations. XELGA ne fonctionnant que dans un environnement graphique en 256 couleurs il faut créer un nouveau bureau virtuel avec la commande vncloop. Pour utiliser les outils ELDO et XELGA vous devez être sur une machine de type Solaris (ex : rachmaninov). Un script d'initialisation des variables d'environnement fonctionnant avec l'interpréteur de commande tcsh vous permet d'avoir accès aux outils.

En résumé en début de séance effectuez dans l'ordre :

1. dans un terminal lancez la commande vncloop qui ouvre un bureau virtuel avec un

terminal,

> vncloop

2. dans ce nouveau terminal se loguer sur une machine Solaris en utilisant la commande :

   > ssh <nom_de_machine>,
   

3. au cas où l'interpréteur de commande de l'étudiant n'est pas le C-SHELL, taper

   > tcsh
   

pour changer de shell,

4. faites un source du script de configuration de l'environnement eldo.csh.

   > source ~trncomun/TP/2007/TP4/Fichiers/eldo.csh
   

Caractéristiques du transistor MOS

Recopiez le fichier /users/enseig/trncomun/TP/2006/TP4/Fichiers/trMos/polar_nmos.spi.

Ce fichier décrit un transistor N. Vous vous inspirerez de ce fichier pour décrire un transistor P. Dans un premier temps simuler et visualiser les courbes du courant en fonction de la tension des transistors N et P :

• IDS en fonction de VGS, pour VDS = VDD (VGS varie de VSS à VDD). Déterminer les tensions de seuil Vtn, Vtp des deux types de transistors graphiquement et avec l'instruction .print VT(Mxx).

• IDS en fonction de VDS, pour différentes valeurs de VGS (VDS varie de VSS à VDD). Identifier les différents régimes du transistor : régime bloqué, linéaire et saturé du transistor.

On prendra comme dimensions pour les transistors :

• Ln = 0.35 µm, Wn = 1.4 µm
• Lp = 0.35 µm, Wp = 2.9 µm
• VDD=3.3V

NB:

• La première ligne d'un fichier eldo correspond au titre du circuit.

• Insérer au fichier ELDO le chemin d'accès aux modèles des transistors par la primitive : .include techno/labo/035/models/mosn_mosp.wc, (modèle "Worst Case").

• utliser la commande .DC pour effectuer une analyse statique.

• utliser la commande .PLOT pour indiquer les noeuds à visualiser.

• pour la simulation :

  > eldo fichier.spi
  

• pour la visualisation :

  > xelga fichier.wdb
  

Les caractéristiques de l'inverseur CMOS

Les régions de fonctionnement de l'inverseur CMOS:

RÉGION	transistor P	transistor N
A	LINÉAIRE	OFF
B	LINÉAIRE	SATURÉ
C	SATURÉ	SATURÉ
D	SATURÉ	LINÉAIRE
E	OFF	LINÉAIRE

La figure illustre les différentes régions de fonctionnement de l'inverseur CMOS.

Sachant que les courants qui traversent les transistors N et P en mode saturé sont définis par les équations suivantes :

Simulation statique d'un inverseur CMOS

Simulation dynamique de l'inverseur CMOS