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(
L
- lastabhängige Verzögerung; b
N
- relative Transistorbreite der NMOS-
Transistoren im NAND-Gatter). In der Schaltung mit Puffer hat das NAND-
Gatter nur den ersten Inverter als Last. Dieser hat eine maximale relative
Transistorbreite von b
N
und einen Inverter der zehnfachen Breite als Last. Das
entspricht N
L
= 10 Lasten. Der zweite Inverter mit der zehnfachen relativen
Transistorbreite treibt 100 Lasten. Insgesamt beträgt die Verzögerung für alle
drei Gatter zusammen
t
d1
+t
d2
+t
d3
A
+
L
0;1 b
N
| {z }
1: Inverter
+
10
A
+ 100
L
10 b
N
+
A
+ 10
L
b
N
12
A
b
N
+30
L
b
N
| {z }
2: Inverter
|
{z
}
3: Inverter
(
- Die größere Transistorbreite vergrößert auch die Kapazität am Gatteraus-
gang und im selben Maße auch die Grundverzögerung). In der ungepufferten
Lösung ohne die beiden Inverter müssen entweder die Transistoren ungefähr
20
so breit gewählt werden oder das Gatter hat etwa die 20-fache Verzö-
-mal
gerung
9
.
t
d
t
d1
t
d2
t
d3
U
V
U
V
b
N
5
b
N
5
b
N
5
b
N
5
2
·
b
N
20
·
b
N
x
0
x
9
x
0
x
9
···
···
N
L
=
100
N
L
=100
b
N
b
N
b
N
10
·
b
N
x
1
x
0
x
1
x
0
b
N
b
N
τ=τ
A
+100
·
τ
L
b
N.min
=10
·
b
N
.
.
.
.
.
.
τ=τ
A
+100
·
τ
L
b
N.min
=0,1
·
b
N
τ=τ
A
+10
·
τ
L
b
N
x
9
x
9
b
N
b
N.min
=b
N
τ=τ
A
+τ
L
a)
b)
b
N.min
=0,1
·
b
N
Abb. 4.40. NAND10 mit 100 Lasten a) ungepuffert b) gepuffert
Es ist offenbar zweckmäßig, Verarbeitungsgattern, die mehrere Lasten trei-
ben, Inverter nachzuschalten. Die Treiber für sehr viele Lasten - Takttreiber,
Spalten- und Zeilentreiber für Blockspeicher etc. - sind Inverterketten mit
exponentiell zunehmender Transistorbreite. Das Lernziel war in diesem Ab-
schnitt, dass Puffer Inverter (-Ketten) sind, die die Verzögerung und den Flä-
chenbedarf mindern.
4.2.8 Zusammenfassung und Übungsaufgaben
Das Zeitverhalten einer digitalen Schaltung wird von einer Simulation nur
mehr oder weniger genau angenähert. Das genauste und rechenzeitaufwän-
digste Verfahren - eine zeitdiskrete Simulation des elektrischen Verhaltens -
ist auch in VHDL zumindest für kleine Schaltungen und kurze Zeitintervalle
kein Problem. Das üblicherweise genutzte Verfahren - die ereignisgesteuerte
9
Die Abschätzung basiert auf dem Richtwert
A
2
L
aus [39].
