Finding all the DC solutions of MOS transistor circuits described by original nonlinear equations

• Autorzy: Tadeusiewicz M. , Hałgas S.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie wszystkich rozwiązań DC układów z tranzystorami MOS opisanymi oryginalnymi równaniami nieliniowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A broad class of nonlinear electronic circuits, containing MOS transistors, having multiple operaring points, is considered in the paper. The transistors are represented by a model which is built up in Level 1 of SPICE and is transformed to an equivalent Ebers - Moll type form. The nonlinearities of this model are polynomial type and no piecewise - linear approximation is used. An idea of successive contraction, division and elimination is applied and new contraction procedure is developed. The results are correct to at least three decimal places. Numerical examples of circuits encountered in practice, including a CNN "full range" cell containing 16 MOS transistors, are given. They show effectiveness of this approach.

PL

Obszerna klasa obwodów dynamicznych zawierających tranzystory MOS charakteryzuje się tym, że poszczególne obwody mają wiele punktów równowagi, np. przerzutniki, sieci neuronowe, układy logiczne. Te punkty równowagi są rozwiązaniami modelu DC otrzymanego w wyniku zwarcia cewek i usunięcia kondensatorów. Stąd wynika waęny i aktualny problem wyznaczania wszystkich wymienionych wyżej rozwiązań a następnie identyfikacji tych spośród nich, które są stabilnymi punktami równowagi. W pracy przedstawiono efektywny algorytm obliczania wszystkich rozwiązań obwodów DC, w których tranzystory MOS są reprezentowane za pomocą modelu występującego w programie SPICE na poziomie 1. Wspomniany model został przekształcony do postaci równoważnej o konfiguracji typu Ebersa - Molla. Występujące w modelu nieliniowości są wielomianami. W opisie obwodu nie użyto żadnych, rozpowszechnionych w omawianych zagadnieniach, aproksymacji odcinkowo - liniowych zachowując oryginalne funkcje nieliniowe. Do obliczania wszystkich rozwiązań zastosowano algorytm kolejnych zawężeń, podziału i eleminacji, którego kluczowym ogniwem jest metoda zawężania. Opracowano nową, bardzo skuteczną metodę zawężania i dokonano jej implementacji. Przy założeniu, że utożsamia się rozwiązania (napięcia GS i GD tranzystorów MOS) różniące się mniej niż -310 V algorytm gwarantuje wyznaczenie wszystkich rozwiązań. Przeprowadzone eksperymenty numeryczne obejmujące praktyczne układy MOS potwierdziły efektywność zaproponowanego algorytmu. W pracy przytoczono dwa przykłady obliczeniowe, w tym model komórki sieci neuronowej zawierający 16 tranzystorów MOS.

Słowa kluczowe

EN

nonlinear circuits; multiple DC solutions; MOS transistors; numerical analysis

PL

układy nieliniowe; wiele rozwiązań; tranzystory MOS; analiza numeryczna

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 46, nr 3
• Strony: 281--297
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.

Twórcy

autor

Tadeusiewicz M.

autor

Hałgas S.

• Technical University of Lodz