نمونه پروژه- الکترونیک

نمونه پروژه- الکترونیک

کاهش جریان نشتی در گیت قابل برنامه ریزی میدانی

فهرست مطالب

چکیده 1

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه 3
1-2- بیان مساله 6
1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق 7
1-4- اهداف تحقیق 8

فصل دوم: مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق

2-1- معرفی گیت قابل برنامه ریزی میدانی FPGA 10
2-2- معرفی حافظه ها شامل SRAM و DRAM 11
2-3- ساختار داخلی سلول حافظه 13
2-3-1 سلول حافظه 6 ترانزیستوری پایه 13
2-3-2 نوشتن داده در سلول 14
2-3-3 نگهداری داده در سلول 16
2-3-4 خواندن داده از سلول 17

2-4- معرفی حاشیه نویز ایستای خواندن و جریان سلول 18
2-5- سلول بهبود یافته 20
2-5-1 نوشتن در سلول جدید 21
2-5-2 نگهداری داده در سلول جدید 24
2-5-3 خواندن داده از سلول جدید 26
2-6- بررسی سلول جدید ارائه شده از دیدگاه تاخیر در خواندن و نوشتن 26

2-6-1 تأخیر نوشتن در سلول 26
2-6-2 تاخیر خواندن داده از سلول 30
2-7- بررسی جریان نشتی در سلول حافظه 33
2-8- بررسی برخی سلول های ارائه شده 35
2-8-1 سلول با نشتی پایین و آگاه به صفر 39
2-8-2 سلول SRAM سخت شده نسبت به صفر 39
2-9- بررسی سلول بهبودیافته 43
2-10- بررسی چالش جریان نشتی 55

فصل سوم: روش اجرای تحقیق

3-1- شبیه سازی سلول 6 ترانزیستوری پایه 65
3-2- شبیه سازی سلول پایه در لحظه 2.5 میکروثانیه 71
3-3- شبیه سازی سلول بهبود یافته 73
3-4- شبیه سازی سلول بهبود یافته در زمان 2.5 میکروثانیه 78
3-5- شبیه سازی سلول نهایی 80
3-6- شبیه سازی سلول نهایی در لحظه 2.5 میکروثانیه 82

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها

4-1- مقایسه و بررسی داده ها و نتایج حاصل از شبیه سازی 87

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری 91
5-2- پیشنهادات 92
منابع و ماخذ 93
فهرست منابع فارسی 93
فهرست منابع انگلیسی 94
چکیده انگلیسی 96

فهرست جداول

جدول 3-1: ترانزیستورها سلول 6 ترانزیستوری پایه شامل نوع و ابعاد آن ها 65
جدول 3-2: مشخصات پالس اعمال شده به ورودی های Bite-line و Word-line 66
جدول 3-3: ولتاژ گره های مدار در لحظه شروع به کار مدار 66
جدول 3-4: ظرفیت خازنی گره های اصلی مدار سلول پایه 67
جدول 3-5: مشخصات توان مصرفی ولتاژ و جریان منابع تغذیه مدار 67
جدول 3-6: نواحی کار ترانزیستورها درلحظه شروع به کار مدار 68
جدول 3-7: ظرفیت خازنی ترانزیستورها 68

جدول 3-8: نقاط کار ترانزیستورها 68
جدول 3-9: ولتاژ گره های مدار در لحظه 2.5 میکروثانیه 71
جدول 3-10: ظرفیت خازنی گره های اصلی مدار سلول پایه در زمان 2.5 میکروثانیه 71
جدول 3-11: توان مصرفی ولتاژ و جریان منابع تغذیه مدار در زمان 2.5 میکروثانیه 71
جدول 3-12: نواحی کار ترانزیستورها درلحظه 2.5 میکروثانیه 72
جدول 3-13: نقاط کار ترانزیستورها در زمان 2.5 میکروثانیه 72
جدول 3-14: مشخصات پالس های اعمال شده به ورودی های مدار 73

جدول 3-15: ولتاژ گره های مدار در لحظه شروع به کار 74
جدول 3-16: ظرفیت خازنی گره های اصلی مدار سلول بهبود یافته در لحظه شروع به کار 74
جدول 3-17: توان مصرفی ولتاژ و جریان منابع تغذیه مدار در لحظه شروع کار مدار 74
جدول 3-18: نقاط کار ترانزیستورها در لحظه شروع به کار 74
جدول3-19: نواحی کار ترانزیستورها درلحظه شروع به کار مدار 74
جدول 3-20: ولتاژ گره های مدار در لحظه 2.5 میکروثانیه 78
جدول 3-21: ظرفیت خازنی گره های اصلی مدار سلول بهبود یافته در لحظه 2.5 میکروثانیه 78

جدول 3-22: توان مصرفی ولتاژ و جریان منابع تغذیه مدار در لحظه 2.5 میکروثانیه 78
جدول 3-23: نواحی کار ترانزیستورها درلحظه 2.5 میکروثانیه 78
جدول 3-24: نقاط کار ترانزیستورها در لحظه 2.5 میکروثانیه 79
جدول 3-25: ولتاژ گره های مدار در لحظه شروع به کار مدار 80
جدول 3-26: ظرفیت خازنی گره های اصلی مدار سلول بهبود یافته در لحظه شروع به کار مدار 81
جدول 3-27: توان مصرفی ولتاژ و جریان منابع تغذیه مدار در لحظه شروع به کار مدار 81

جدول 3-28: نواحی کار ترانزیستورها درلحظه شروع به کار مدار 81
جدول 3-29: نقاط کار ترانزیستورها در لحظه شروع به کار مدار 81
جدول 3-30: ولتاژ گره های مدار در لحظه 2.5 میکروثانیه 82
جدول 3-31: ظرفیت خازنی گره های اصلی مدار سلول بهبود یافته در لحظه 2.5 میکروثانیه 82
جدول 3-32: توان مصرفی ولتاژ و جریان منابع تغذیه مدار در لحظه 2.5 میکروثانیه 82
جدول 3-33: نواحی کار ترانزیستورها درلحظه 2.5 میکروثانیه 83

جدول 3-34: نقاط کار ترانزیستورها در لحظه 2.5 میکروثانیه 83
جدول 3-35: مقایسه جریان نشتی ترانزیستور شماره 2 در سلول بهبود یافته و سلول نهایی در زمان نگهداری داده 2.5 میکروثانیه 87
جدول 3-36: مقایسه توان مصرفی تغذیه درسلول بهبود یافته و نهایی در زمان نگهداری داده در سلول 2.5 میکروثانیه 87

فهرست شکل ها

شکل 1-1: سوئیچ های مسیریابی 3
شکل 1-2: جداول صحت 4
شکل 1-3: مالتی پلکسر چهار ورودی 4
شکل 1-4: سلول های حافظه مشخص کننده ورودی ها 5
شکل 1-5: سلول عملیات خواندن نوشتن و ذخیره سازی داده های دودویی جهت برنامه ریزی تراشه گیت قابل برنامه ریزی میدانی 6
شکل 2-1: نمونه ای از حافظه ها و ابعاد آن ها 11
شکل 2-2: بلوک دیاگرام یک FPGA 12

شکل 2-3: معکوس کننده 14
شکل 2-4: قسمت ها و اجزای تشکیل دهنده سلول 6 ترانزیستوری پایه 15
شکل 2-5: مسیر ورود داده به سلول و فیدبک مثبت نگهداری داده در سلول 16
شکل 2-6: مسیر جریان سلول 6 ترانزیستوری پایه 18
شکل 2-7: مقایسه حاشیه نویز ایستای خواندن در سلول مطلوب و نا مطلوب 19
شکل 2-8: شماتیک مداری سلول بهبود یافته 21
شکل 2-9: مراحل خواندن و بارگذاری داده 1 از ورودی و ذخیره در سلول 22

شکل 2-10: مراحل خواندن و بارگذاری داده 0 از ورودی و ذخیره در سلول 23
شکل 2-11 مسیر حلقه فیدبک مثبتی که داده 1 را در سلول نگهداری می کند 23
شکل 2-12: شکل موج سیکل نوشتن داده در سلول 24
شکل 2-13: جریان های نشتی سلول جدید در حالت نگهداری داده صفر در سلول 25
شکل 2-14: خازن های پارازیتی ترانزیستور ها در گره ST 27
شکل 2-15: خازن CST که مجموع خازن های متصل به گرهST می باشد 30

شکل2-16: مدار معادل سلول در زمان خواندن داده 1 31
شکل 2-17: مقایسه متوسط جریان نشتی در سلول پایه و سلول جدید 34
شکل 2-18: مقایسه متوسط جریان نشتی با کاهش ولتاژVDD و بدون کاهش ولتاژ VDD در سلول جدید 34
شکل 2-19: مشخص کردن مسیر جریان نشتی در سلول در حالتی که داده 1 در سلول جدید ذخیره شده 35
شکل 2-20: مقایسه ابعاد در طراحیlayout سلول حافظه 6 ترانزیستوری پایه و سلول ارائه شده جدید 36
شکل2-21: طرح layout مربوط به سلول حافظه آگاه به صفر با جریان نشتی کم 39
شکل 2-22: طراحی layout مربوط به سلول سخت شده نسبت به صفر پایه 41
شکل 2-23: طراحی layout مربوط به سلول سخت شده بهبود یافته 41

شکل 2-24 طراحی مربوط به layout سلول سخت شده سلول سخت شده به طور کامل نسخه کامل شده 42
شکل 2-25: طراحی مربوط به layout سلول سخت شده به طور کامل 43
شکل 2-26: شماتیک مداری سلول جدید 44
شکل 2-27: ذخیره ماندن داده 1 منطقی در سلول 46
شکل 2-28: ذخیره ماندن داده 0 منطقی درسلول 47
شکل2-29: مسیر حلقه های فیدبک نگهدارنده داده 0 و 1 در سلول 48

شکل 2-30: حالت اولیه سلول که داده صفر در سلول ذخیره شده و آماده تغییر داده به صفر از طریق مسیر های مشخص شده 51
شکل2-31: تغییر حالت داده صفر منطقی در سلول به یک و تغییر وضعیت ترانزیستورها 51
شکل2-32: حالت اولیه سلول که داده یک در آن ذخیره شده و آماده تغییر داده به صفر از طریق مسیر های مشخص شده 53
شکل 2-33: تغییر حالت داده یک منطقی در سلول به صفر و تغییر وضعیت ترانزیستورها 54
شکل2-34: رابطه جریان نشتی و پشته کردن ترانزیستورها به شکل سری 56
شکل 2-35: پشته کردن ترانزیستورها در سلول جدید 57

شکل 2-36: نحوه قرارگیری سلول حافظه جدید در معماری سوییچ مسیریابی 58
شکل 2-37: نحوه قرارگیری سلول حافظه جدید در معماری جدول جستجو ، برگرفته از مرجع 59
شکل 3-1: روند آموزش انجام شبیه سازی و بدست آوردن خروجی و بررسی شرایط برای مقایسه 64
شکل 3-2: شماتیک مداری سلول 6 ترانزیستوری پایه 65
شکل 3-3: خروجی گره Bite-line که به عنوان ورودی به مدار اعمال شده 69
شکل 3-4: خروجی گره Word-line که به عنوان ورودی به ترانزیستورهای فعال کننده اعمال می گردد 69
شکل 3-5: ولتاژ گره ST در طول پالس های اعمال شده به مدار از طریق ورودی 70

شکل 3-6: ولتاژ گره STB در طول پالس های اعمال شده به مدار از طریق ورودی 70
شکل 3-7: شماتیک مداری سلول بهبود یافته ارائه شده 73
شکل3-8: خروجی گره Bite-line که به عنوان ورودی به مدار اعمال شده 76
شکل 3-9: خروجی گره Word-line که به عنوان ورودی به ترانزیستورهای فعال کننده اعمال می گردد 76
شکل 3-10: ولتاژ گره ST در طول پالس های اعمال شده به مدار از طریق ورودی در سلول جدید 77
شکل 3-11: ولتاژ گره STB در طول پالس های اعمال شده به مدار از طریق ورودی در سلول جدید 77

شکل 3-12: شماتیک مداری سلول نهایی و نحوه قرار گرفتن ترانزیستورهای پشته شده به شکل سری 80
شکل3-13: خروجی گره Bite-line که به عنوان ورودی به مدار اعمال شده 84
شکل 3-14: خروجی گره Word-line که به عنوان ورودی به ترانزیستورهای فعال کننده اعمال می گردد 84
شکل 3-15: ولتاژ گره ST در طول پالس های اعمال شده به مدار از طریق ورودی در سلول جدید 85
شکل 3-16: ولتاژ گره STB در طول پالس های اعمال شده به مدار از طریق ورودی در سلول جدید 85
شکل 3-17: مسیر جریان نشتی در هنگام ذخیره سازی داده در زمان 2.5 میکروثانیه درسلول بهبود یافته و سلول نهایی 89

فهرست نمودارها

نمودار 5-1: مقایسه توان مصرفی تغذیه سلول نهایی و بهبودیافته درزمان نگهداری داده در سلول 2.5 میکروثانیه 88
نمودار 5-2 مقایسه جریان نشتی ترانزیستور شماره 2 در سلول بهبود یافته و سلول نهایی در زمان نگهداری داده در سلول 2.5 میکروثانیه 88

 

دیدگاه خود را ثبت کنید

ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

ارسال درخواست

برای مشاوره یا سفارش از فرم زیر استفاده کنید

برای مشاوره و یا سفارش و دریافت خدمات کمک آموزشی از فرم زیر استفاده نمایید:

همچنین می توانید برای ثبت سفارش و دریافت خدمات کمک آموزشی عدد 3 را به شماره 09024024920 پیامک کنید