大阪大学 基礎工学研究科 電子光科学 (システム創成専攻) 2017年度 電子光科学 [II-4]

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Author

祭音Myyura (co-authored with GPT 5.6 SOL)

Description

2入力CMOS-NORゲートの特性は次の通りであり、動作条件、負荷容量、負荷抵抗によらないとする。

項目	最小値	標準値	最大値
$V_{IH}$	—	2.8 V	3.9 V
$V_{IL}$	1.7 V	2.8 V	—
$V_{OH}$	5.4 V	5.5 V	—
$V_{OL}$	—	0.001 V	0.1 V
$I_{\mathrm{in}}$	—	—	$\pm0.1\ \mu\mathrm A$
$t_{PLH}$	1.0 ns	5.8 ns	7.8 ns
$t_{PHL}$	1.0 ns	4.3 ns	6.4 ns
$C_{PD}$	—	30.0 pF	—

(1) ワーストケースのH、Lのノイズマージンを求めよ。

(2) このNORゲートを3段直列に接続し、各ゲートの一方の入力をGNDにつなぐ。第1段の残りの入力を $X$、第3段の出力を $Y$ とする。$X$ をHからLに変化させると $Y$ はどうなるか。

(3) (2)の入力変化から出力変化までの最大時間を求めよ。

Kai

(1)

$$\boxed{NM_H=V_{OH,\min}-V_{IH,\max}=5.4-3.9=1.5\ \mathrm V},$$

$$\boxed{NM_L=V_{IL,\min}-V_{OL,\max}=1.7-0.1=1.6\ \mathrm V}.$$

(2)

各段は $\overline{X+0}=\overline X$ の反転器なので、3段全体でも $Y=\overline X$ である。したがって、$Y$ は LからH に変化する。

(3)

各段の出力変化は順にL→H、H→L、L→Hである。よって

$$\boxed{t_{\max}=7.8+6.4+7.8=22.0\ \mathrm{ns}}.$$