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!
X
N
L
t
ein
2
b
P
A
+
Ltg
+
L:i
(4.19)
i=1
!
X
N
L
t
aus
1
b
N
A
+
Ltg
+
L:i
(4.20)
i=1
(
A
- Grundverzögerung;
Ltg
- leitungsabhängige Verzögerung;
L:i
- last-
abhängige Verzögerungen; b
N
, b
P
- relative Transistorbreite des NMOS- bzw.
des PMOS-Transistors, über den die Lastkapazität umgeladen wird).
4.2.3 Parameterbestimmung mit Ringinvertern
Die Grundverzögerung, die leitungsabhängigen Verzögerungen und die last-
abhängigen Verzögerungen aus den Gleichungen 4.19 und 4.20 lassen sich
entweder aus gemessenen oder aus mit einer zeitdiskreten Simulation berech-
neten Signalverläufen bestimmen. Das Messen der Signalverläufe ist jedoch
problematisch, allein schon, weil ein angeschlossenes Messgerät die Lastkapa-
zitäten so stark vergrößern würde, dass das Messergebnis keinen Aussagewert
mehr hätte. Eine praxistaugliche Alternative ist die indirekte Messung mit
Hilfe spezieller Teststrukturen.
Die einfachste Schaltung zur experimentellen Bestimmung der Verzöge-
rungsparameter ist der Ringinverter aus Abschnitt 4.2.1. Ein Ringinverter
besteht ganz allgemein aus einer ungeraden Anzahl invertierender Gatter, die
zu einem Ring verschaltet sind, und ein periodisches Rechtecksignal erzeugen.
Die Periode des Rechtecksignals ist gleich der Summe der Ein- und Ausschalt-
zeiten aller Inverter im Ring:
N
Inv
X
T
P
=
t
ein:i
+ t
aus:i
(4.21)
i=1
Damit die Eingangskapazität des Messgerätes für die Schwingungsperiode das
Messergebnis nicht verfälscht, ist ein weiteres Gatter zur Entkopplung der
Ausgabe erforderlich (Abb. 4.33).
Im Beispiel in Abb. 4.33a besteht der Ring aus drei identischen Inver-
tern mit einem gleichfalls identischen Inverter zur Entkopplung der Ausgabe.
Die relative Kanalbreite der NMOS-Transistoren sei eins und die der PMOS-
Transistoren zwei. Die leitungsabhängigen Verzögerungszeiten sollen vernach-
lässigt werden. Unter diesen Annahmen vereinfachen sich die Gleichungen 4.19
und 4.20 zu
t
ein
t
aus
A
+ N
L
L
(4.22)
(N
L
- Lastanzahl). Die ersten beiden Inverter haben eine und der dritte In-
verter hat zwei Lasten. Eingesetzt in Gleichung 4.21 beträgt die Dauer einer
Schwingungsperiode
