Circuitos Secuenciales en microwind y dsch
Páginas: 8 (1921 palabras)
Publicado: 3 de julio de 2013
Diseño Microelectrónica
Marcos Sánchez - Felipe Cabello
CIRCUITOS SECUENCIALES
EL objetivo de este trabajo es conseguir un contador hexadecimal, es decir, que cuenta
de 0 a 15. Para tal fin disponemos de distintas técnicas, que iremos desarrollando, pero
primero, explicaremos la forma general de hacerlo partiendo de un biestable latch.
Un biestable latch sigue a la entrada cuando elreloj está a un determinado nivel (es el
nivel que da el tipo de latch), mientras que en el otro nivel del reloj, la salida no cambia.
Para entender este funcionamiento podemos ejecutar el archivo “latch.sch”.
A partir del biestable latch, debemos conseguir un biestable de tipo D. Para ello lo que
debemos hacer es unir en cascada dos latch activos por nivel distinto. Por ejemplo si
primerocolocamos un latch de nivel bajo y a continuación uno activo por nivel alto,
obtendremos un biestable D activo por nivel alto.
Ejecutando el archivo “D.sch” podemos comparar el propio biestable D del programa
con uno implementado por la unión de dos latch tal y como acabamos de comentar.
El funcionamiento del biestable D es similar al latch pero por flanco en vez de por nivel,
es decir, que enel momento del flanco, la salida se actualiza con la entrada.
El siguiente paso es conseguir un biestable T, para lo cual debemos partir del biestable
D que acabamos de explicar. Para conseguir el biestable T, debemos realimentar la
salida negada a la entrada.
Diseño Microelectrónica
Marcos Sánchez - Felipe Cabello
El funcionamiento, que se puede comprobar con el archivo “T.sch”, esbásicamente el
de un divisor de tensión, con lo cual divide la frecuencia del reloj entre dos.
Cabe mencionar que en el archivo “T.sch”, se ha colocado un pulsador de reset para que
se pueda iniciar el funcionamiento normal del biestable T.
Ya por último, habiendo implementado un biestable de tipo T, podemos realizar el
contador encadenando cuatro biestables de este tipo. La salida de unoserá el reloj del
siguiente.
El archivo en el que podemos comprobar el funcionamiento del contador se llama
“contador.sch”, en el cuál también hay un pulsador de reset, para que se inicie el conteo.
Una vez comentado brevemente el proceso general para conseguir el contador
hexadecimal, iremos comentando cada una de las diferentes técnicas que hay para tal
fin.
Diseño MicroelectrónicaMarcos Sánchez - Felipe Cabello
TECNOLOGÍA CMOS
Para esta técnica debemos partir de un paso más atrás aún, con respecto al biestable
latch. Este paso es un multiplexor, a partir del cuál podremos ya realizar el biestable
latch.
Para realizar un multiplexor con tecnología CMOS, lo primero que hay que realizar, es
la tabla de verdad, para ello simplemente se analizan las salidas en funciónde las
entradas.
A
CLK
0
0
0
0
1
1
1
1
Q
B
CLK
A
0
0
1
1
0
0
1
1
B
0
1
0
1
0
1
0
1
Q
0
0
1
1
0
1
0
1
Para reducir la función obtenida nos valdremos del mapa de Karnaugh, colocando en él
los ceros para así estimar la red N de la implementación
CLK\AB
0
1
00
0
0
01
0
11
Se obtiene la siguiente función:
OUT = CLK × A +CLK × B
10
0
Diseño Microelectrónica
Marcos Sánchez - Felipe Cabello
Una vez obtenida la red N, para implementar la red P simplemente habrá que cambiar
los paralelos a series y los series a paralelos. De esta manera las puertas utilizadas deben
ser las que se muestran a continuación.
El layout que hemos obtenido es el que se muestra en la siguiente figura, en el cuál
hemosmantenido una distancia entre masa y alimentación de aproximadamente 105 um,
tal y como hicimos en la primera parte de la asignatura con las funciones lógicas.
Diseño Microelectrónica
Marcos Sánchez - Felipe Cabello
Los tamaños elegidos para los transistores de tipo P son el doble que para los
transistores de tipo N. De esta manera obtenemos resistencias en las redes P y N
similares....
Marcos Sánchez - Felipe Cabello
CIRCUITOS SECUENCIALES
EL objetivo de este trabajo es conseguir un contador hexadecimal, es decir, que cuenta
de 0 a 15. Para tal fin disponemos de distintas técnicas, que iremos desarrollando, pero
primero, explicaremos la forma general de hacerlo partiendo de un biestable latch.
Un biestable latch sigue a la entrada cuando elreloj está a un determinado nivel (es el
nivel que da el tipo de latch), mientras que en el otro nivel del reloj, la salida no cambia.
Para entender este funcionamiento podemos ejecutar el archivo “latch.sch”.
A partir del biestable latch, debemos conseguir un biestable de tipo D. Para ello lo que
debemos hacer es unir en cascada dos latch activos por nivel distinto. Por ejemplo si
primerocolocamos un latch de nivel bajo y a continuación uno activo por nivel alto,
obtendremos un biestable D activo por nivel alto.
Ejecutando el archivo “D.sch” podemos comparar el propio biestable D del programa
con uno implementado por la unión de dos latch tal y como acabamos de comentar.
El funcionamiento del biestable D es similar al latch pero por flanco en vez de por nivel,
es decir, que enel momento del flanco, la salida se actualiza con la entrada.
El siguiente paso es conseguir un biestable T, para lo cual debemos partir del biestable
D que acabamos de explicar. Para conseguir el biestable T, debemos realimentar la
salida negada a la entrada.
Diseño Microelectrónica
Marcos Sánchez - Felipe Cabello
El funcionamiento, que se puede comprobar con el archivo “T.sch”, esbásicamente el
de un divisor de tensión, con lo cual divide la frecuencia del reloj entre dos.
Cabe mencionar que en el archivo “T.sch”, se ha colocado un pulsador de reset para que
se pueda iniciar el funcionamiento normal del biestable T.
Ya por último, habiendo implementado un biestable de tipo T, podemos realizar el
contador encadenando cuatro biestables de este tipo. La salida de unoserá el reloj del
siguiente.
El archivo en el que podemos comprobar el funcionamiento del contador se llama
“contador.sch”, en el cuál también hay un pulsador de reset, para que se inicie el conteo.
Una vez comentado brevemente el proceso general para conseguir el contador
hexadecimal, iremos comentando cada una de las diferentes técnicas que hay para tal
fin.
Diseño MicroelectrónicaMarcos Sánchez - Felipe Cabello
TECNOLOGÍA CMOS
Para esta técnica debemos partir de un paso más atrás aún, con respecto al biestable
latch. Este paso es un multiplexor, a partir del cuál podremos ya realizar el biestable
latch.
Para realizar un multiplexor con tecnología CMOS, lo primero que hay que realizar, es
la tabla de verdad, para ello simplemente se analizan las salidas en funciónde las
entradas.
A
CLK
0
0
0
0
1
1
1
1
Q
B
CLK
A
0
0
1
1
0
0
1
1
B
0
1
0
1
0
1
0
1
Q
0
0
1
1
0
1
0
1
Para reducir la función obtenida nos valdremos del mapa de Karnaugh, colocando en él
los ceros para así estimar la red N de la implementación
CLK\AB
0
1
00
0
0
01
0
11
Se obtiene la siguiente función:
OUT = CLK × A +CLK × B
10
0
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Una vez obtenida la red N, para implementar la red P simplemente habrá que cambiar
los paralelos a series y los series a paralelos. De esta manera las puertas utilizadas deben
ser las que se muestran a continuación.
El layout que hemos obtenido es el que se muestra en la siguiente figura, en el cuál
hemosmantenido una distancia entre masa y alimentación de aproximadamente 105 um,
tal y como hicimos en la primera parte de la asignatura con las funciones lógicas.
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Marcos Sánchez - Felipe Cabello
Los tamaños elegidos para los transistores de tipo P son el doble que para los
transistores de tipo N. De esta manera obtenemos resistencias en las redes P y N
similares....
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