[반도체설계공학 Term Project] 200MHz 발진 링 오실레이터(Ring oscillator) 설계 - 반도체직접회로

소개글

[반도체설계공학 Term Project] 200MHz 발진 링 오실레이터(Ring oscillator) 설계 - 반도체직접회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Term Project 개요 • • • 1P



2. 설계 • • • 4P



3. 검증 • • • 14P



4. 고찰 • • • 19P

본문내용

REPORT
제 목 : Term Project
(200MHz 발진 링 오실레이터 설계)
과 목 :
반도체집적회로설계
담당교수 :
교수님
학 과 :
반도체설계공학
학 번 :
이 름 :
제 출 일 :
2012년 06월 05일
차례
1. Term Project 개요 1P
2. 설계 4P
3. 검증 14P
4. 고찰 19P
1. Term Project 개요
①.목적
이번 텀프로젝트의 목적은 Electric VLSI를 사용하여 200MHz 발진링 오실레이터 설계를 하는 것이다. 수업시간에 배운 Example1~5를 바탕으로 하여서 링 오실레이터를 설계 한다.인버터 아이콘을 사용하요 링 오실레이터의 회로를 꾸며 스케메틱설계,레이아웃을 할 수 있고 LT_Spice와 연동시켜 파형,주파수를 확인한다.
②.자료조사
링 오실레이터(Ring oscillator)
실제로 활용되는 여러가지 발진회로 중에 Ring Oscillator이 있습니다.

링 오실레이터는 인버터를 직렬로 여러개 연결해서 만든 발진기 입니다.
원리는 비교적 간단합니다.
입력에 \'HIGH\'가 들어가면 홀수개의 인버터를 거쳐 출력단에 \'LOW\' 신호가 나올 것이고,
입력에 \'LOW\'가 들어가면 출력단에는 \'HIGH\' 가 나오게 됩니다.

여기서 중요한 점은 Ring Oscillator를 설계하기 위해서 반드시 인버터는 홀수개가 사용되어야 한다는 점 입니다.
짝수개의 인버터를 사용하면 입력과 출력이 같은 Level로 나오기 때문에 의미가 없겠죠.


위 그림은 3단 Ring Oscillator의 스키메틱입니다. CMOS 구조로 되어있으며 PMOS size는 NMOS의 2배이며 VDD전원으로 2.5V를 사용하고 있네요. 각 단의 출력단에 구성된 RC 회로는 로직이 전환될 때 발생하는 리플 신호 제거를 위한 것이라 볼 수 있습니다.

아래 그림은 Electric CAD를 이용해서 Ring Oscillator의 출력을 시뮬레이션 한 결과입니다.



보시는 바와 같이 RC LPF필터를 적용하지 않았을 경우에 위와같이 리플 성분이 나타나는것을 확인할 수 있었습니다.
Oscillator 설계에 있어서 가장 중요한 부분이 바로 주파수 설정입니다. 원하는 주파수를 정확하게 뽑아 낼 수 없다면, 혹은 주파수가 외부 요인에 의해서 쉽게 요동친다면 훌륭한 발진기라고 볼 수 없겠죠.
Ring Oscillator 의 발진 주파수를 구하려면 우선 각 인버터의 logical effort를 알아야 합니다.
High or Low skewed 되지 않은 기본 unit inverter 이므로 logical effort는 1이 됩니다.
각 인버터의 FO(fan out)은 1이며, parastic delay 또한 1 이 되므로 각 stage의 delay는 d = gh + p = 1 x 1 + 1 = 2 가 됩니다.
로직이 \'H\'에서 \'L\'이

키워드

반도체직접회로,   스키메틱,   오실레이터 설계,   스케메틱 설계,   Ring oscillator,   200MHz 발진 링 오실레이터 설계