10.5 Die Verkopplung der Einzelbauelemente



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10.5 Die Verkopplung der Einzelbauelemente

 

Für die verkoppelte Simulation des Ringoszillators mit 9 Inverterstufen wurden alle 18 Transistoren in einem einzigen Eingabe-PIF-File zusammengefaßt. Die Transistoren wurden nach Bild 10.8 zusammengeschaltet.

 

In dieser Schaltung wurden die Leitungskapazitäten ignoriert, weil sie gegenüber den Eingangskapazitäten der Transistoren vernachlässigbar klein sind.

Um einen stationären Arbeitspunkt zu ermitteln, von dem ab die Schaltung zu schwingen beginnen kann, ist es notwendig, mindestens eines der Knotenpotentiale festzuhalten. In der Praxis zeigt sich, daß man damit nicht auskommt. Durch die hohe Geradeausverstärkung von neun hintereinandergeschalteten Verstärkerstufen (die maximale Verstärkung einer Stufe beträgt etwa 8) ergibt eine sehr kleine Änderung der Verhältnisse in der ersten Stufe eine mit etwa verstärkte Änderung in der letzten Stufe. Da das Gleichungssystem in der letzten Stufe (wie in allen anderen Stufen auch) hochgradig nichtlinear ist, kann bei einem Iterationsschritt nur eine Änderung der Potentialverhältnisse um einige Temperaturspannungen (also etwa 50-100 mV) erfolgen. Um zu verhindern, daß die letzte Stufe mehrmals ihren Pegel wechseln muß, bis das Gesamtsystem auskonvergiert ist, wurden an alle Knotenpotentiale entsprechende Potentialrandbedingungen gelegt. Dadurch ergibt sich eine relativ rasche Konvergenz des Gesamtgleichungssystems (etwa 20 Iterationen des nichtlinearen Systems). Einer der Inverter (im Bild 10.8 ist das der letzte) wird dabei am Invertieren gehindert, führt also hohen Dauerstrom.

Zum Zeitpunkt , an dem die transiente Simulation beginnt, werden alle Schalter geöffnet. Das bedeutet in der Simulation, daß die Randbedingungen der Terminalknoten von spannungsgesteuert auf stromgesteuert umgeschaltet werden. Die linearen Koeffizienten , , und (siehe Gleichung 7.45) der externen Beschaltung des Terminalknotens lassen sich daher wie folgt formulieren:

    

mit den stationären Knotenpotentialen

  

Es ergibt sich bei 9 Invertern mit einer Zeitschrittweite von 10 ps der folgende Zeitverlauf:

 



Martin Stiftinger
Fri Oct 21 18:22:52 MET 1994