CHAPTER 7
7.1
(a ) P avg 

1W

5
0. 5 10 gates
 20 W / gate
(b ) I =
20W / gate
 4 A / gate
5V
7.2
(a ) P avg 
20 W
2 
6
 5 x10 gates
3 
 6 W / gate
(b) I =
7.3
6W / gate
 1. 82 A / gate
3. 3 V


14
K n   n Cox   n
F / cm
 ox
3. 9 o 
cm 2  3. 9 8. 854 x10
A
 n
 500
 86 . 3 2

9
T ox
T ox
V  sec  20 x10 m 100 cm / m 
V

K 'p  p C"ox   p
2  3. 9 8. 854 x10 14 F / cm
 ox
3. 9 o 
cm
A
 p
 200
 34 . 5 2

9
T ox
T ox
V

sec
20
x10
m
100
cm
/
m
V




'
"
7.4

off , I DS  0 and
For M
S
For V
OL ,
I DS 
V OH  5 V.
5  V OL

5  V OL  2x10
V 

 K n V OH  V TN  OL V OL |

200 k
2 
5
75
5  0. 0828
 24 . 6 A and
200 k
A 
0. 0828 
0. 0828  24 . 6 A |
2 5  1 
2

V 
7.5
3  A 
A
K n   25 2   75 2
1  V 
V
A 
V OL 
2
V OL  7. 5 V OL  61 V OL  5  0
2 5  1 
2 
V 
V OL  0. 0828 V | Checking : I DS 
I DS  75

P = 5 V 24 . 6 A   123 W
7. 4, V OH  5 V and V OL  0. 0828 V
1
1
1

 1V 
1 
 1. 067 V
A 
Kn R

15
3 x25 2 200 k 

V 
From Problem
V IL  V TN
V IH  V TN 
1
 1. 63
Kn R
V DD
1
5
1
 1. 63
 1. 874 V
Kn R
15
15
NM L  1. 067  0. 0828  0. 984 V | NM H  5  1. 874  3.13 V
7.6
I DS 
P
0. 25mW
V
 V OL 5  0.5

 50A | R = DD

 90.0 k
V DD
5V
I DS
5x10-5

50A  25x10
-6

 W 
0.5   
WL  5 1  0.5
2 
 L 
S
S

1.067
1
1
V OH  5V | V OL = 0.5V
1
1
1
V IL  V TN 
 1V 
 1
 1.417 V
A 
Kn R

2. 401
1.067 x25 2 90k

V 
V IH  V TN 
1
V DD
1
5
 1.63
 1
 1.63
 2.936 V
Kn R
K nR
2. 401
2.401
NM L  1.417  0.5  0.917 V | NM H  5  2.936  2. 064 V
7.7
P
0. 25mW
V
 V OL
3.3  0.25

 75.76A | R = DD

 40.3 k
a I DS 
-6
V DD
75.76x10
-6
3. 3V

-6
 25 x10
I DS
W
75.76x10
0.25 
4.90

 W 
3.3  0.7 
0.25    

2


L

1
S
S
 L 
b  V OH  3. 3V | V OL = 0. 25V
V IL  V TN 
1
 0.7V 
Kn R
1
1
 0.7 
 0.903 V
 A 
4. 937
4.90 25 2 40.3k
 V 
V IH  V TN 
1
V DD
1
3. 3
 1.63
 0.7 
 1.63
 1.83V
Kn R
K nR
4.937
4. 937
NM L  0.903  0.25  0.653 V | NM H  3.3 1.83  1.47 V
7.8
R=
V DD  V OL 3. 3  0.2

 93.94 k
IDS
33x10-6

33A  60x10
7.9
-6

 W 
0. 2   
WL  3.3  0.75  0.2
2 
 L 
S

S
1.122
1
1
1

 1000 
W
K 'n
V GS  V TN  25x10 6 10 5 1
L
1
1
1
(b) R on 

 2500 
W
K 'p
V SG  V TP  10 x10 6 10 5 1
L
1
(c) A resistive connection exists between the source and drain
.
(a ) R on 
(d)
W
1
1
20
 '


6
L
1
K n  V GS  V TN R on
25x10 3 11000
W
1
1
20
 '


6
L
K p V SG  V TP R on 10x10 3 12500
1
7.10

V OH  V DD  V TO  
V
SB
 2 F  2F
 V
OH

V OH  4. 882  0.5625 V OH  0.7  V 2OH  10.3V OH  23. 4  0
V OH  6.92V, 3.38 V  V OH  3.38 V
2

 5  0.75  0.75
V OH  0.7  0.7

 3.38  0.75 

Checking: V TH  0.75  0.75
7.11

V OH  V DD  V TO  
V OH  3.158 
2
V
SB
 2 F  2F
 V
0.75  1.63 V | 5  1.63  3.37V
OH

 3  0.5  0.85
V
OH
 0.6  0.6
 0.7225 VOH  0. 6  V 2OH  7.038 V OH  9.539  0
V OH  1. 832V, 5.206 V  V OH  1.832 V


Checking: V TH  0.5  0.85 1.832  0.6  0.6  1.167 V | 3  1.167  1.833 V
7.12
For  = 0, V OH  V DD  V TN  3.3 1  2.3V | For V OL : I DSL  I DSS
'
V
Kn 1
2
3. 3  V OL  12  K 'n 4 2.3  1 OL V
OL  9V OL  25V OL  5.29  0
2 2
1
2 
25x106 1
3.3  0.2264  12  26. 87A
2
2
P  3.3V 26.87A  88.68 W
V OL  0.2264 V | I DD 
0.2264 
4 
Checking: I DD  25x10 6  2. 3  1 
0. 2264  26.87A
1 
2

7.13
V IL  V TNS  1V | At V IH Eq . 7.25  V O 
3.3  1
 0. 46V
4
1 3
0.5
0. 46 0.5 1
2

3.3  0.46  1  1.69V
2
2 4  0.46
 2. 3  1. 69  0. 610 V | NM L  1  0.226  0.774 V
V IH  1 
NM H
7.14
3


(a ) V OH  V DD  V TO  
V OH  2.987 
2

V SB  2F  2 F
OH

V
 3.3  0.7  0.5
OH
 0.6  0.6

 0.25 V OH  0. 6  V 2OH  6.225 V OH  8. 772  0  V OH  2.156 V
V OL = 0. 25V | I DS 
0.25mW
0.25 
 W  
 75.76A | 75.76 = 25   2.156  0.7 
0.25
 L S 
3. 3V
2 
W
9.107

 
 
| V TNL  0.7  0.5
 L S
1
75.76 =
 V
 0. 25  0. 6 

0. 6  0.7737 V
25  W 
1.170
2
 W 
  3. 3  0. 25  0. 7737     
2  L L
 L L
1
(b) V IL  V TNS  0.70 V | Finding V IH : v O 
V DD  V TNL
1 3
v
V TNL  0.7  0.5
O
 W / L S
 W / L L

1 3


3.3  V TNL
v
 0.6  0. 6 | 4.395 v O  3.3  0.7  0.5
9.107
1.170
O

3.3  V TNL
4. 935
 0.6  0.6

Using the quadratic equation: v O  0. 4990 V  V TNL  0.8369V
V IH  V TNS 
v o W / L L 1
2
0.499 1.170
1


V  v O  V TNL   0.7 
3. 3  0. 499  0.837 2
2
W / L S v O DD
2
9.107 0. 499
V IH  1. 943V | NM H  2.156 1. 943  0.213 V | NM L  0.7  0. 25  0. 45 V
7.15


0.5mW
 100A | V TNL  1  0.5 0.5  0. 6  0. 6  1.137V
5V
25x106 W 
1
2
W 
6
100x10 
  5  0.5  1.137     
2
 L L
 L L 1.41
I DD 
100x10
6
0.5 
6  W  
 25x10   3.39  1 
0.5 
 L S 
2 
7.16 (a) VDD = 3.3 V VTN =1 V IDS = 33 mA VOL =0.2 V
3.74
 W 
  
 L S
1
VOH = VDD - VTN = 3.3 V - 1V =
2.3 V
I DSS  IDSL  33A
V
 W  

I DSS  K 'n   V GSS  V THS  DSS V DSS
 L S 
2 
33A  25
I DSL 
'
K n W 
2
  V GSL  V TNL 
2  L L
33A 
4
A  W  
0.2 
5.5
 W 
 2. 3  1 
0.2    
2 
2 
 L S
1
V  L S 
25
A
W 
1
2
 W 
V 2 
  3.3  0.2  1    
 L L 1.67
2  L L

(b) V OH  V DD  V TO  
V OH  2.687 
2
33A  25
I DSL 
V
SB
 2 F  2 F
 V
V
OH
 0.6  0.6
A  W  
0. 2 
8.27
W 
 1.898  1 
0.2    
2 

L


2


L

1
V
S
S
'
33A 

 3.3  1  0.5
 0. 25V OH  0. 6  V 2OH  5.625V OH  7.072  0  V OH  1.898
K n W 
2
  V GSL  V TNL  | V TNL  1  0.5
2  L L
25
OH
 0. 2  0.6 

0.6  1. 06V
A
W 
1
2
 W 
V 2 
  3.3  0.2  1.06     




2
L L
L L 1.58
7.17
'
V

K  W 
2
W  
I DSS  IDSL | K 'n   V GSS  V TNS  DSL V DSL  n   V GSL  V TNL 
 L S 
2 
2  L L
V 
K '  1 
2
' 2.78 
K n 
5 1  O V O  n 
5  V O  1
 1 
2 
2 3.52 
V 
2

19.6V O 4  O  4  V O   V 2O  8V O  1. 483  0  V O  0.190V

2 
7.18

The problem is similar to Prob. 17.17 except now VTNL  1  0.5
V O  0.6  0.6

V 
K '  1 
2
' 3. 53 
and K n 
5 1  O V O  n 
5  V O  V TNL 
 1 
2 
2 3. 39 
Using MATLAB or other solver  V O  0.154 V
7.19
V 
K '  W 
2
' W  
I DSS  IDSL | K n   V OH  V TNS  OL V OL  n   5  V OL  V TNL 
 L S 
2 
2  L L
'
which is independent of Kn . Ratioed logic maintains VOL and V OH independent
of K 'n . So V OH  3. 39V and V OL  0. 25V. However, I DSS  I DSL  K 'n :
I DSS  18
A 3.53 
0.25 
3. 39 1 
0.25  36. 0A | P = 5 36. 0A   0.180 mW
2 
2 
V  1 
7.20
V TNL  1  0.5
 0.25  0.6 

0.6  1.074 V
V GSL  V TNL  7.5  0.25 1.074  6.18V | V DSL  5  0. 25  4.75V  Linear region
50A  25
A  W  
4.75 
1
 W 
  7.5  0.25  1.074 
4.75    
 L L 9.03
V 2  L L 
2 
The value is incorrect in the First Printing in Figs. 7.16 and 7.20(c).
7.21
For linear operation at vo  V OL : V TNL  1  0.5
 0.25  0.6 

0.6  1. 074V
V GSL  V TNL  V DSL: V GG  0.25  1.074  5  0.25  V GG  6.07V
 5  0.6 
Also require: V GG  5  V TNL  5  1  0.5

0. 6  6.80V so V GG  6.80 V
5

7.22
'
V 
K 1 
2
5 
V TN  1V | V OH  6  1  5.00 V | I DSS  I DSL | K 'n  5  1  OL V OL  n  6  V OL  1
1 
2 
2 2 
2
11V OL  90 V OL  25  0  V OL  0.2879 V  0.288 V
I DSS 
25A
2
1 
2
 6  0.2879  1  138.8A | P = 5V 138. 8A   0. 694 mW
2 
7.23
We require V TNL  0:  3  
 5  0.6 

0.6  0    1.89
7.24
V 
K '  W 
W  
2
V OH  V DD | I DSS  IDSL | K 'n   V DD  V TNS  OL V OL  n   V TNL 
 L S 
2 
2  L L
'
For ratioed logic, both VOH and V OL are independent of Kn . V OH  5 V | V OL = 0.25V
40 
However, I DS  K 'n | I DS  50A    80A | P = 5V 80A  0.400 mW
25 
7.25
0.25mW
 75.76A
3.3V
(a ) I DD 
V TNL  3  0.5
V TNL
 3. 3  0.6 

0.6  2. 40V  VOH  3.3 V
0. 25 
4.90
W  
 W 
75.76A  25A   3.3  0.7 
0. 25    
 L S 
 L S
2 
1
25A W 
W
1
 3  0.5 0. 25  0. 6  0. 6  2. 926V | 75. 8A 
  2.926 2 | 
 
 
2  L L
 L L 1. 41

(b) V TNL  3  0.5

V
V O  V DD  V TNL 
O

 0.6  0.6 | V IL  0.7 
V TNL
K 2R  K R
V 2TNL  K R  V IL  V TNS   3. 3  V TNL 
2
| K R  4. 901.41  6.91
V 2TNL  6.91V IL  0.7 
2
By MATLAB: V O  3.142 V | V TNL  2.420 V | V IL  1.027 V | NM L  1.027  0. 25  0.777 V
VO  
V
3  0.5
V TNL

3K R
V IH  V TNS 
2V TNL
3K R
 0.7 
O
 0. 6  0. 6
4.553
 V
O
 0. 6225V  V TNL  2.834 V
2 2.834 
 1.945V | NM H  3. 3  1. 945  1. 36 V
4.553
7.26
With A = 1 = B, the circuit is equivalent to a single 4.12 /1 switching device.

V 
25A  1 
4.12 
2
25A
5 1  OL V OL 

V TNL  | V TNL  3  0.5
 1 
2 
2 2.15 
Solving iteratively  V OL  0.1257V | V TNL  2.961V b
7.27
6
V OL  0. 6  0. 6

25A  1 
2

2.961  50.1 A
2 2.15 
0.125 
4.06
 W  
 W 
50A = 25A  5  1 
0.125    
 L A 
 L A
2 
1
0.125 
4. 24
 W  
W 
50A = 25A  5  0.125 1. 04 
0.125    
 L B 
 L A
2 
1
7.28
We require
R on
R on
R

 on
W
W
 
 
K
 
 
 L A  L B
Setting L =1,
and the total area AT  WLA  WL B
1
1
1
KW B
KW B
W 2B


 WA 
 AT 
 WB 
WA
WB K
WB  K
WB  K
WB  K
Finding the minimum:
2
2
d  W B  W B  2KW B
 0  W B  2K & W A  2K.

 
dW B W B  K 
W B  K 2
7.29
7
7.30
7.31
For M N off, I SDP  0, V SDP  0, V OH  V DD  5V
Kp
V
5  V TP 2  K n V OH  V TN  OL V OL
2

2 
10 5 1
V 
2
5 
 5  1  25x10 6  5 1  OL V OL
1 
2 1
2 
V OL  0.163 V
7.32
A
B Y
0
(a ) 0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
(b) Y = AB  AB  A  B
(c) Assuming equal voltage drops (0.125V ) across M P and M S :
 W 
4.12
M P must carry one unit of load current with V DS  0.125V    
 L P
1
8. 24
 W 
M S must carry two units of load current with V DS  0.125V    
 L S
1
(d) M S will not change. M P will need to be somewhat larger.
(e) Coincidence gate (Exclusive NOR)
7.33
7.34
1
 W 
Y   A  BC  DE  F  |   
 L L 2.15
1
 W 
Y   A  BC  DE |   
 L L 2.15
 W 
2. 06  6.18
|  
 3 
 
 L A F
 1 
1
W 
2.06  6.18
|  
 3 
 
 L A E
 1 
1
7.35
1
1.40
 W 
Y  ACE  ACDF  BF  BDE |    3
=
| ACDF path contains 4 devices
 L L
2.15
1
 2.06  24.7
1
1
1
1
16.5
 W 
 W 
 
 3 4 
 
|



  

2.06
 L A,C ,D,F
 L B ,E
  1 
1
 W 
24.7   W 
1
3
 

  
 L B  1   L E
1
8
7.36
 W   1
 
 L L 2.15
DCA and ECA paths contain three devices
 W 
2.15  6.18
 
 3
 
 L A,C ,D,E
 1 
1
1
1
1


 W 
W 
2.15 
 
 


 L A  L B  1 
1
1
1
3.09
W 


   
6.18
W
2.15


 

  L B
1


 


 1 A  1 B  1 
7.37
1  1 
1
 W 
   
 
 L L 2 2.15  4. 30
CBA and EDA paths contain three devices
 W 
1
2.15  3.09
 
 3 

 L A E 2
 1 
1
9
7.38
1
 W 
  
 L L 3. 39
CBA and EDA paths contain three devices
 W 
3.53  10.6
 
 3
 
 L A E
 1 
1
7.39
1
 W 
  
 L L 3. 39
DCA path contains three devices
 W 
3.53  10.6
 
 3 
 
 L A,C ,D
 1 
1
1
1
1
5. 30
W 


   
10.6
W
3.53


 

  L B
1


 


 1 A  1 B  1 
3.53
 W 
  
 L E
1
7.40
Y  A B  D C  E   C  E G  F = C  EAB  D  G  F
1
1
 W 
   2
=
 L L
2.15 1.08
 2.06  12. 4
W 
|  
 23 
 
 L A  E
1
  1 

 W 
2.06  4.12
1
1
1
 W 
6.18
   2
 
|


   
 L F
 1 
1
 W 
12. 36  2 2. 06
 L G
1
 


 L G  1 
1
10
7.41 (a)
1
 W 
  
 L L 2.15
DCA path contains three devices
 W 
2. 06  6.18
 
 3 
 
 L A,C ,D
 1 
1
1
1
1
3.09
 W 


   
6.18 
 W 
2.06   L B
1


 


 1 A  1 B  1 
2.06
 W 
  
 L E
1
(b) Device E remains the same.
V OL 0.25
V
0.25

 0.08333 V | B: V DS  2 OL  2
 0.1667 V
3
3
3
3
W  
0.08333 
6.06
W 
25A
  5  1 
0.08333  50A    
 L A 
2

 L A
1
A,C,D: V DS 
 0.08333  0.6 

V TNB  V TNC  1  0.5
0.6  1. 026V
0.1667 
3.15
 W  
W 
25A  5  0. 08333  1.026 
0.1667  50A    
 L B 
 L B
2 
1
0. 08333 
6.24
 W  
 W 
25A  5  0. 08333  1.026 
0.08333  50A    
 L C 



2
L C
1
 0.1667  0.6 
V TND  1  0.5

0.6  1.051V
W 
0.08333 
W
6.42
25A
 
 5  0.1667  1.051 
0.08333  50A  
 
 
 L D 



2
L D
1
7.42
Device A remains the same.
2.06
W 
  
 L A
1
V OL 0.25

 0.125 V
2
2
0.125 
4.06
 W  
 W 
25A  5  1 
0.125  50A   

 L C ,D 
2 
 L C, D
1
B, C,D: V DS 
V TNB  1  0.5
 0.125  0. 6 

0.6  1.038V
0.125 
4.24
 W  
W 
25A  5  0.125 1. 038 
0.125  50A    
 L B 
 L B
2 
1
7.43
11
V
0.25
0.25
 0.08333 V | A: V DS  2 OL  2
 0.1667 V
3
3
3
0.08333 
6.06
 W  
 W 
25A  5 1 
0. 08333  50A    
 L B 
2

 L B
1
BCD : V DS 
V OL
3
V TNA  1  0.5

 0. 08333  0.6 

0.6  1.026 V
0.1667 
3.15
 W  
 W 
25A  5  0.08333 1. 026 
0.1667  50A    
 L A 
2 
 L A
1
0.08333 
6.24
 W  
W 
25A  5  0.08333  1. 026 
0.08333  50A    
 L D 
2

 L D
1
V TNC  1  0.5
 0.1667  0. 6 

0. 6  1.051V
0.08333 
6.42
 W  
 W 
25A  5  0.1667 1.051 
0. 08333  50A    
 L C 
2

 L C
1
7.44
W 
0.125 
W
4. 06
25A
 
 5 1 
0.125  50A  
 
 
 L B 
2 
 L B
1
 0.125  0.6 

V TNA  V TND  1  0.5
0.6  1. 038V
0.125 
 W  
 W 
25A  5  0.125  1.038 
0.125  50A     4.24
 L A 

 L A
2
0.0625 
 W  
 W 
25A  5  0.125  1.038 
0. 0625  50A     8. 41
 L D 
 L D
2 
V TNC  1  0.5
 0.1875  0. 6 

0. 6  1.056 V
 W  
0.0625 
W 
8.59
25A  5  0.1875 1.056 
0.0625  50A    
 L C 

 L B
2
1
7.45
V OL 0.25

 0.08333 V
3
3
0.08333 
6. 06
 W  
W 
25A  5  1 
0.08333  50A   

 L B,E 

 L B, E
2
1
Worst case situation A- E: V DS 
 0. 08333  0.6 
V TND  1  0.5

0.6  1. 026V
0.08333 
6. 24
 W  
W 
25A  5  0.08333  1. 026 
0.08333  50A    
 L D 
2

 L A
1
 0.1667  0.6 
V TNA  V TNC  1  0.5

0.6  1. 051V
0. 08333 
6. 42
 W  
 W 
25A  5  0.1667  1.051 

0.08333  50A   
 L A, C 
2

 L A, C
1
12
7.46
Original design 0.25 mW - 1 mW requires 4 times larger current.
(a ) R =
95k
 23.8k
4
2. 06 8.24
W 
=
   4
 L S
1
1
1
1.18
 W 
(b)    4
=
 L L
3.39
1
3.53 14.1
 W 
   4
=
 L S
1
1
1
1
 W 
(c)    4
=
 L L
9.03 2. 26
2.06 8.24
 W 
   4
=
 L S
1
1
 W 
1
1.86
(d)    4
=
 L L
2.15
1
 W 
2.06 8.24
   4
=
 L S
1
1
7.47
 W 
1
1. 86
   4
=
 L L
2.15
1
 2. 06  24.7
 W 
|  
 4 3 
 
 L A E
  1 
1
1
1
1
12.4
 W 
2.06  8.24
 W 
   4 
 
|


   
2.
06
 L F
 1 
 L G
1
W 
24.72  4
1
 


1
 L G  1 
7.48
1 1
1
 W 
  
=
 L L 4 2.15 8. 60
7.49
(a ) I DS 
I 'DS
1  2.06  1.55
 W 
|  
 3 
 
 L A F 4   1 
1

 W 
1
2
1
2
"  W 
 n Cox  V GS  V TN   n ox  V GS  V TN 
2
 L 
2
T ox  L 
1

 n ox
T ox
2
2
 W 
 2 
I 'DS
2
2
 L V GS  V TN   2I DS | I
DS
 
 2 
(b) P 'D = V 2I   2VI  2PD - Power dissipation has increased by a factor of two.
7.50
dv
| Assume the transition occurs in DT seconds generating
dt
5V
a current pulse with constant amplitidue I 10x10 12 F
.
T
11
5x10
T
Then Iavg 
 1.00mA and P  645V I avg  64 5 1.00mA   0.320 W
T
50ns
For each line: i = C
2
3.3 
(b) P  V 2 so P = 0.320 W 
  0.139 W
 5 
7.51
13
 PHL 
 PHL 
7.52
C
KS
and  PLH 
C
| For either case,
KL
C
C "ox WL
L2
=

KS
" W
n
 n Cox
L
P 
PDP
100fJ
10 13 J


 1 ns
PD
100W 10 4 W
7.53
5  0.25
 2.63V
2
 0.25  0. 475  0.725V
V OH  5V | V OL  0.25V | V 50% 
V 90%  5  0.475  4.53V | V 10%
(a ) v I : t r  22.5  1.5  21 ns | v O : t r  81  58  23 ns
v I : tf  62  55  7 ns
(b)  PHL  2. 5 ns |  PLH
7.54
(a ) T  301 PHL   PLH   602
| v O : t r  12.5  6  6.5 ns
2.5  7
 7 ns (c)  P 
 4.8 ns
2
 PHL   PLH   602
P  6020.1ns  60.2 ns
2
(b) An even number of inverters has a potential steady state and may not oscillate
.
7.55
t r  2.2RC  2.295k 0.5pF   105 ns
tf 

1

2.06 25x10 6 5  1

5 1
1  0.14.75 
1  2
  6.23 ns
5 1
  5  0.94.75  

 
0.5pF ln2
 PLH  0.69RC  0.69 95k 0.5pF   32.8 ns
 PHL 
P 
7.56
14
0.30.5pF 
0. 3C

 2. 91 ns
KS
 A 
2.06 25 2 
 V 
32.8  2. 91
 17.9 ns
2
For M S off, I DS  0 and V OH  3. 3V.
For V OL , I DS 
3. 3  V OL 2. 06  A 
V 
 
25
3.3 1  OL V OL
95k
 1  V 2 
2 
2.446 V 2OL  12.25V OL  3.3  0  V OL  0.2856 V
t r  2.2RC  2.295k0.5pF   105 ns
tf 
 

1  0.13. 01
1
3.3  1
0.5pF ln 2
 1  2

  10. 7ns
3.3  1 
2.06 25x10 6 3.3 1
  3. 3  0. 93. 01 


 PLH  0.69RC  0.69 95k 0.5pF   32.8 ns
 PHL 
P 

1
2. 06 25x10
6
3. 3  1

3.3  1
 1 
 1   4.00ns

3.3

0.
286
 2 

0.5pF ln
4
32.8  4.00
 18.4 ns
2
15
7.57
V TN  1  V OH  5  1  4V

6
4
V 
1 25x10

25x10 6 4  1  OL V OL 
1

2 
2
2


5  V
 1
2
OL
2
9V OL  56V OL  16  0  V OL  0.300V | V  4  0.3  3. 7V
160
0.5pF 
 192 ns
6
9 25x10 0. 55  1  0.3 
tr 


0.5pF 
tf 
 5  1 1  0. 93.7 
1  0.13.7 
2
ln
  4.44 ns
5 1  1 
4 5  1  1  5  1  0.9 3.7 
25x10 
6
 PLH  2R ONL C 
 PHL 
P 
7.58
2
25x10 0.55 1  0. 3
6
0.5pF   21. 6 ns
0.5pF 

4 25x10
6
  5 1  1
2 
ln 4
 1
    2.08 ns


5

1

0.3

3 
5  1 1 

21.6  2.08
 11.8 ns
2
V TN  1  V OH  3. 3  1  2.3V

4
25x10 6
1

6
V OL 
1 25x10

3.3

1

V


 OL

2 
2
2

3.3  V
 1
2
OL
2
9V OL  41. 40V OL  5.29  0  V OL  0.132V | V = 2.3  0.132 = 2.17V
tr 
tf 
160
0.3pF 
 197 ns
9 25x10 6 0. 53.3 1  0.132 


0.3pF 
 3.3 1  1  0.92.17 
1  0.12.17 
2
ln
  7. 94 ns
3.3  1 1 
4 3.3 1  1  3.3  1  0.92.17
25x10 
6
 PLH  2R ONL C 
 PHL 
P 
7.59
16

2
25x10 0.53.3  1  0.132
6
0.3pF   22.1 ns
0.3pF 
4 25x10
6
 
3.3  1 1
2 
ln 4
 1
    1. 84 ns

3. 3  1  1   3.3  1  0.132  3 

22.1 1. 84
 12.0 ns
2
*Problem 7.59
VDD 3 0 DC 5
VI 1 0 DC 0 PWL (0 0.25 1N 3.39 25N 3.39 26N 0.25 300N 0.25)
CL 2 0 0.25PF
ML 3 3 2 0 NMOSFET W=1U L=3.39U
MS 2 1 0 0 NMOSFET W=3.53U L=1U
.MODEL NMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
.OP
.TRAN 0.25N 300N
.DC VI 0 5 .01
.PROBE V(1) V(2)
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.END
Results: tf = 3.7 ns, tr = 152 ns, tPHL = 1.9 ns, tPLH = 16 ns, tP = 9 ns
tr 
tf 
160
9
0. 25pF 


 1 
25x10 6 
5 1. 61  0.25 
3.39 
0. 25pF 
 5  1.61  1  0.9 3.14 
1  0.13.14  
2
ln
  3.32 ns
5 1. 61  1 
3.53 5  1.61  1  5 1. 61  0.93.14 
25x10 
6
 PLH  2R ONL C  2
0. 25pF 

25x10
 PHL 
P 
7.60
 192 ns
6

 1 

5 1.61  0.25 
3.39 
 21.6 ns
0.25pF 
 
5  1.61  1
 2 
4
 1    1.37 ns
ln 
3.535  1.61  1   5 1.61  0.25  3 
25x10 
6
21.6  1.37
ns  11.5 ns
2
*Problem 7.60 - Saturated load cascade inverter delay
VDD 1 0 DC 5
VI 2 0 PWL (0 3.39 0.1N .25 100N .25 100.1N 3.39 200N 3.39)
ML1 1 1 3 0 NMOSFET W=2U L=6.78U AS=8P AD=8P
MS1 3 2 0 0 NMOSFET W=7.06U L=2U AS=28P AD=28P
ML2 1 1 4 0 NMOSFET W=2U L=6.78U AS=8P AD=8P
MS2 4 3 0 0 NMOSFET W=7.06U L=2U AS=28P AD=28P
ML3 1 1 5 0 NMOSFET W=2U L=6.78U AS=8P AD=8P
MS3 5 4 0 0 NMOSFET W=7.06U L=2U AS=28P AD=28P
ML4 1 1 6 0 NMOSFET W=2U L=6.78U AS=8P AD=8P
MS4 6 5 0 0 NMOSFET W=7.06U L=2U AS=28P AD=28P
ML5 1 1 7 0 NMOSFET W=2U L=6.78U AS=8P AD=8P
MS5 7 6 0 0 NMOSFET W=7.06U L=2U AS=28P AD=28P
.MODEL NMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
+TOX=40N CJ=390U CJSW=500P CGDO=330P CGSO=330P CGBO=395P
.OP
.TRAN 0.2N 200N
.PROBE V(2) V(3) V(5) V(6)
.END
The results of this problem are highly dependent upon the models used. The model
must include capacitances. Thus, at a minimum, the TOX parameter must be
specified. For the models above:
First inverter: t r  25ns t f  0.5ns  PLH  2.5ns  PHL  0.4ns
C=
6 
9
tr
9
9 25x10

25x10 
5 1  0.25   39 fF
160 R onL 160
 3.39 


Fourth inverter: t r  25ns t f  4ns  PLH  2.5ns  PHL  1.3ns
17
Rise time and PLH are controlled by the slow transition of the load device and are
essentially the same. Fall time and PHL are faster for the first inverter because of the
much faster input signal transistion.
7.61
*Problem 7.61
VDD 3 0 DC 5
VGG 4 0 DC 7.5
VI 1 0 DC 0 PWL (0 0.25 1N 5 25N 5 26N 0.25 300N 0.25)
CL 2 0 0.15PF
ML 3 4 2 0 NMOSFET W=1U L=9.03U
MS 2 1 0 0 NMOSFET W=2.06U L=1U
.MODEL NMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
.OP
.DC VI 0 5 .01
.TRAN 0.25N 300N
.PROBE V(1) V(2)
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.END
Results: tf = 2.1 ns, tr = 76 ns, tPHL = 1.1 ns, tPLH = 14 ns, tP = 7.5 ns
t f and  PHL are the same as for the resistor load:
tf 
0.15pF 
2.06 25x10
 PHL 
6
 

1  0.14.75  
5 1
ln 2
  1.87 ns
  2
5 1
5  1   5  0.94.75 


0.15pF 
2.06 25x10
6
 
5 1
 1 
4
 1    0.886 ns
ln 
5  1   5  0.25  2 

Estimates for t r and  PLH were not developed in the text
, but we see from Fig. 7.40
that they will be less than those for the saturated load resistor and greater than those
of the resistor load.
2.2RC  tr 
160
R ONLC
9
2.295k 0.15pF   t r 
17.78 0.15pF 
 31.4ns  t r  100ns
6  1 
25x10 
5 1  0.25 
3.53 


0.69RC   PLH  2R ONL C
0.69 95k0.15pF   t PLH 
7.62
18
20.15pF 
 8. 80ns   PLH  11. 3ns
 1 
5
1

0.25



3.53 
25x10 
6
*Problem 7.62 - Linear load cascade inverter delay
VDD 1 0 DC 5
VGG 8 0 DC 7.5
VI 2 0 PWL (0 5 0.1N .25 100N .25 100.1N 5 200N 5)
ML1 1 8 3 0 NMOSFET W=2U L=18.06U AS=8P AD=8P
MS1 3 2 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML2 1 8 4 0 NMOSFET W=2U L=18.06U AS=8P AD=8P
MS2 4 3 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML3 1 8 5 0 NMOSFET W=2U L=18.06U AS=8P AD=8P
MS3 5 4 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML4 1 8 6 0 NMOSFET W=2U L=18.06U AS=8P AD=8P
MS4 6 5 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML5 1 8 7 0 NMOSFET W=2U L=18.06U AS=8P AD=8P
MS5 7 6 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
.MODEL NMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
+TOX=40N CJ=390U CJSW=500P CGDO=330P CGSO=330P CGBO=395P
.OP
.TRAN 0.2N 200N
.PROBE V(2) V(3) V(5) V(6)
.END
The results of this problem are highly dependent upon the models used. The model
must include capacitances. Thus, at a minimum, the TOX parameter must be
specified. For the models above:
First inverter: t r  19ns t f  0.5ns  PLH  3.8ns  PHL  0.2ns
C=
 PHL
1
 0.4 x10 9
R ons   V


1
DD  V TNS
 1  
ln 4
V

V
 2 
 
DD
OL
2. 0625x10 6 5 1
 
51
 1 
4
 1  
ln 
 2 
  5  0.25
 68 fF
Fourth inverter: t r  19ns t f  3.5ns  PLH  3. 8ns  PHL  0.4ns
Rise time and PLH are controlled by the slow transition of the load device and are
essentially the same. Fall time and PHL are faster for the first inverter because of the
much faster input signal transistion.
7.63
We will start by assuming  P 
 PLH
since we expect  PLH   PHL
2
 
 3 

3  3  0.25 
 PLH  R onLC ln 4
 1  2
  1. 046R onLC
 3

  3  0.25

R onL 
2 3ns
1
2. 324
W 
 5.736k |   

6
1.046 1pF 
 L L 5736 25x10 3 
1


 W 
  must be chosen to set the design value of VOL
 L S
19
0. 25 
25 x10 6 2. 324 
22. 3
 W  
2
W 
25x10 6   3  1 
0. 25 

3    
 L S 
2 
2
 1 
 L S
1
Now find the actual value of  P
 PHL 

1pF 
22.3 25x10
6
 
31
6.789
 1 
ln 4
 1    0.789ns   P 
 3. 40ns


3

0.25

2
2

3  1 

To compensate for this error, we simply rescale the device sizes which changes the
currents but not the value of VOL .
 W   22.3 3.40ns  25. 3 | W   2.324 3.40ns  2.63
 
 
 L S
1
3ns
1
 L L
1
3ns
1
tf 
tr 
7.64
1pF 

25.3 25x10
6
1pF 

2.63 25x10
6
 

1  0.12.75 
3 1
 1  2
ln 2
  2.07 ns
31
3 1   3  0.9 2.75  


  203

3  3  0. 25  0.12.75 
ln  2.75 1  2
  13.6 ns
 3 

3  


*Problem 7.64
VDD 3 0 DC 5
VI 1 0 DC 0 PWL (0 0.25 1N 5 25N 5 26N 0.25 300N 0.25)
CL 2 0 0.20PF
ML 3 2 2 0 DMOSFET W=1U L=2.15U
MS 2 1 0 0 NMOSFET W=2.06U L=1U
.MODEL DMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=-3 GAMMA=0.5 PHI=0.6
.MODEL NMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
.OP
.DC VI 0 5 0.01
.TRAN 0.25N 300N
.PROBE V(1) V(2)
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.END
Results: tf = 3.3 ns, tr = 26 ns, tPHL = 1.4 ns, tPLH = 11 ns, tP = 6.2 ns
tf 

2.06 25x10
 PHL 
tr 
0.2pF 

6

0.2pF 
2. 06 25x10

 

5 1
1  0.14.75 
1  2
ln 2
  2.49 ns
5 1
5  1   5  0.94.75  

6
0. 2pF 
1
6
25x10
2.15
 
5 1
 1 
4
 1    1.18ns
ln 
5  1   5  0.25  2 

  20 2. 93 
5  2.93  0.25  0.14.75  
 1  2
ln 
  19.6 ns
4.75
 2. 93


2. 93  

   2. 93 
0. 2pF 
5  2.93  0.25 
 1  2
ln 4
  9.54 ns
1
 2.93 


25x10 6 2. 93   5  0.25
2.15
1.18  9.54
P 
 5.36 ns
2
 PLH 
20


7.65
*Problem 7.65 - Depletion load cascade inverter delay
VDD 1 0 DC 5
VI 2 0 PWL (0 5 0.1N .25 50N .25 50.1N 5 100N 5)
ML1 1 3 3 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MS1 3 2 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML2 1 4 4 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MS2 4 3 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML3 1 5 5 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MS3 5 4 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML4 1 6 6 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MS4 6 5 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
ML5 1 7 7 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MS5 7 6 0 0 NMOSFET W=4.12U L=2U AS=16P AD=16P
.MODEL NMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
+TOX=40N CJ=390U CJSW=500P CGDO=330P CGSO=330P CGBO=395P
.MODEL DMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=-3 GAMMA=0.5 PHI=0.6
+TOX=40N CJ=390U CJSW=500P CGDO=330P CGSO=330P CGBO=395P
.OP
.TRAN 0.2N 100N
.PROBE V(2) V(3) V(5) V(6)
.END
The results of this problem are highly dependent upon the models used. The model
must include capacitances. Thus, at a minimum, the TOX parameter must be
specified. For the models above:
First inverter: t r  2. 6ns t f  0.3ns  PLH  1.3ns  PHL  0.15ns

1
C = PHL
 0.15x10 9
R ons   V

 1
DD  V TNS
 1  
ln 4
V

V
 2 
 
DD
OL
2.06 25x10 6 5  1
 
5 1
 1 
4
 1  
ln 
 2 
  5  0.25
 25 fF
Fourth inverter: t r  2.6ns t f  1ns  PLH  1.3ns  PHL  0.4ns
Rise time and PLH are controlled by the slow transition of the laod device and are
essentially the same. Fall time and PHL are faster for the first inverter because of the
much faster input signal transistion.
7.66
*Problem 7.66 - 2-Input Depletion load NAND Gate
VDD 5 0 DC 5
VB 3 0 DC 5
VA 1 0 DC 5 PWL (0 5 0.1N .25 100N .25 100.1N 5 200N 5)
*NAND1 - A Input Switching
ML1 5 4 4 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MSB1 4 3 2 0 NMOSFET W=8.48U L=2U AS=16P AD=16P
MSA1 2 1 0 0 NMOSFET W=8.12U L=2U AS=16P AD=16P
*NAND2 - B Input Switching
ML2 5 6 6 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MSB2 6 1 7 0 NMOSFET W=8.48U L=2U AS=16P AD=16P
MSA2 7 3 0 0 NMOSFET W=8.12U L=2U AS=16P AD=16P
*NAND3 - Both Inputs Switching
ML3 5 9 9 0 DMOSFET W=2U L=4.30U AS=8P AD=8P
MSB3 9 1 8 0 NMOSFET W=8.48U L=2U AS=16P AD=16P
21
MSA3 8 1 0 0 NMOSFET W=8.12U L=2U AS=16P AD=16P
.MODEL NMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
+TOX=40N CJ=390U CJSW=500P CGDO=330P CGSO=330P CGBO=395P
.MODEL DMOSFET NMOS LEVEL=1 KP=25U VTO=-3 GAMMA=0.5 PHI=0.6
+TOX=40N CJ=390U CJSW=500P CGDO=330P CGSO=330P CGBO=395P
.OP
.DC VA 5 0 .01
.TRAN 0.2N 200N
.PROBE V(4) V(6) V(9)
.END
The VTC for the case of B is shifted by approximately 0.1 V relative to the case for A
switching, and the case of both switching is shifted by an additional 0.3 V. The delay
results for this problem are highly dependent upon the models used. The model must
include capacitances. Thus, at a minimum, the TOX parameter must be specified.
For the models above:
A switching: t r  3.5ns t f  0. 3ns  PLH  2.6ns  PHL  80ps
B switching: t r  1.5ns t f  0. 25ns  PLH  0.8ns  PHL  130ps
For both inputs switching, the results are identical to the B switching case.
7.67
a V TN  1  0.5 0. 25  0.6  0.6   1.07 V
50x10 6 
25x10 6  W 
1
2
W 
  5  0. 25 1.07     
 L L
 L L 3.39
2
b  50x10 6 
25x10 6  W 
1
2
 W 
  5  0. 25 1    
2
 L L
 L L 3.52
W  
4.75 
 W 
c 50x10 6  25x10 6 
  7.5  0. 25  1. 07 
4.75    
 L L 
2 
W  
 L L 
d 50x10 6  25x10 6   7. 5  0.25  1 
 L L
1
9.03
4.75 
1
 W 
4.75    
2 
 L L 9. 20
e V TN  3  0.5  0. 25  0. 6  0. 6  2. 93V
50x10
6

25x10 6  W 
1
2
 W 
  2.93     
2
 L L
 L L 2.15
f  50x10 6

25x10
2
6
 W 
W 
1
2
  3    
 L L
 L L 2.25
7.68 For VDD = -5 V, we have VOH =-0.25 V with a power dissipation of 0.25 mW. Since
these gates are all ratioed logic design, the ratio of the W/L ratios of the load and
switching transistors does not change. We only need to scale both equally to achieve
the power level.
22
W 
25 2.06 5.15
(a ) R L  95k   

 L S 10 1
1
25 1
1
25 3.53 8. 83
 W 
 W 
(b)   

|   

 L L 10 3.39 1.36
 L S 10 1
1
W
25 1
1
W
25
5.15
(c) 
 
 

| 
 
 
2. 06 
 L L 10 9. 03 3. 61
 L S 10
1
W 
25 1
1.16
W 
25 2.06 5.15
(d) 

| 

  
  
 L L 10 2.15
1
 L S 10 1
1
7.69
2
 V OH 
1 10 5
2
V OL  5  1  4 V | 
 
10 -5 
5  V OH  1
4 1 
 V OH  

1 

2 
4 2
9V 2OH  56V OH  16  0  V OH  0. 300 V
7.70
Pretending this is an NMOS gate and using symmetry of the equations
:
V DD  5 | V OH  4V | V OL  0.300 V | V TN  1V | V IL  V TN  1V
V IH : V O 
5 1
1 3
2 /1
1/ 4 
 0.800 V | V IH  1 
0.800
1/ 4  1

5  0.8  12  2. 20V
2
22 /1 0. 800
Then for the PMOS gate, V IH  1V and V IL  2.20 V
NM L  V IL  V OL  2.20  4   1.80 V | NM H  V OH  V IH  0.3  1  0.700 V
7.71 Note that VTO is incorrect in the first printing and K'p should be 10 A/V2.
Pretend this is an NMOS gate with VDD  3.3V and V OL  0.33 V

V OH  3. 3  0. 7  0.5
V
OH
 0.33  0.6 
V TNL  0.7  0.5
30. 3A 

 0.6  0.6  V OH  2.16 V

0.1mW
 30. 3A
3.3V
1. 28
 W 
   
 L L
1
0.6  0.795 | I DS 
10A  W 
2
  3.3  0.33  0.795 
2  L L
0.33 
7.09
W  
 W 
30. 3A  10A   2.16  0.70 
0.33    
 L S 
2 
 L S
1
7.72
23
Using the results from Problem 7.71 and pretending this is an NMOS gate:
V DD  3.3 V | V OH  2.16V | V OL 0.33V | V TN  0.7V | V IL  V TN  0.7 V
V IH : V O 
3.3  V TNL
7. 09
1 3
1.28 
V
| V TNL  0.7  0.5
O
 0. 6  0. 6

Solving these two equations yields V O  0.582V | V TNL  0.856 V
V IH  1 
0.582
1.28
1
2

3. 3  0.581  0. 856   1.83V
2
27.09  0.582
For the PMOS gate, these become VIH  0.70V and V IL  1.83 V
NM L  V IL  V OL  1. 83  2.16  0.33 V | NM H  V OH  V IH  0. 33  0.7  0.37 V
7.73

V OL   V TP | V OL   1 0.5
 5V
OL

 0. 6  0. 6  V OL  1.611V
'
K p  W 
V

2
'  W  
K p   V SGS  V TP  SDS V SDS 
   V SGL  V TL 
 L S 
2 
2  L L
5  V OH 
3 
1 1 
2
5  1. 61  1 
5  V OH    V OH  V TPL 

1 
2
2 3 
V TPL  1  0.5 5  V OH  0.6  0.6


Solving the last two equations iteratively
: V OH  4. 677 V
7.74
Y is low only when both A and B are high: Y  AB or Y = AB.
Alternatively, Y is high when either A or B is low: Y  A  B  AB
7.75
7.76
Y is high only when both A and B are low: Y  AB or Y = A + B
The Using the SPICE lisiting below, VOH = 4.0 V, VOL = -0.300 V.
*Problem 7.76 Simulation of Fig.P7.69
VDD 3 0 DC -5
VI 1 0 DC 0
ML 3 3 2 2 PMOSFET W=1U L=4U
MS 2 1 0 0 PMOSFET W=2U L=1U
.MODEL PMOSFET PMOS LEVEL=1 KP=10U VTO=-1 GAMMA=0 PHI=0.6
.DC VI 0 -5 0.05
.PRINT DC V(1) V(2)
.END
7.77
Using the SPICE lisiting below, VOL = -2.16 V, VOH = -0.33 V and IDS = 30.3 A.
*Problem 7.76 - Simulation of the design of Fig. P7.71
VDD 3 0 DC -3.3
VI 1 0 DC 0
ML 3 3 2 0 PMOSFET W=1.28U L=1U
MS 2 1 0 0 PMOSFET W=7.09U L=1U
.MODEL PMOSFET PMOS LEVEL=1 KP=10U VTO=-0.7 GAMMA=0.5 PHI=0.6
.DC VI 0 -3.3 0.05
24
.PRINT DC V(1) V(2) I(VDD)
.END
7.78
Using the SPICE lisiting below, VOL = 1.61 V, VOH = -4.68 V.
*Problem 7.78 Simulation of Fig. P7.73
VDD 3 0 DC 5
VI 2 0 DC 0
ML 0 0 1 3 PMOSFET W=1U L=3U
MS 1 2 3 3 PMOSFET W=3U L=1U
.MODEL PMOSFET PMOS LEVEL=1 KP=10U VTO=-1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
.DC VI 0 5 0.05
.PRINT DC V(1) V(2) I(VDD)
.END
7.79
Using the SPICE lisiting below:
*Problem 7.79 - Simulation of Fig. P7.69
VDD 3 0 DC -5
VI 1 0 PWL (0 -0.3 1N -4 250N -4 251N -0.3 3000N -0.3)
CL 2 0 1PF
ML 3 3 2 2 PMOSFET W=1U L=4U
MS 2 1 0 0 PMOSFET W=2U L=1U
.MODEL PMOSFET PMOS LEVEL=1 KP=10U VTO=-1
*.TRAN 1N 250N
.TRAN 5N 2U
.PROBE V(1) V(2)
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.END
tr = 1.92 s, tf = 48 ns,
PLH = 215 ns, PHL = 22 ns, P = 119 ns
7.80
Using the SPICE lisiting below:
*Problem 7.80 - Simulation of Fig. P7.73
VDD 3 0 DC 5
VI 2 0 PWL (0 4.68 1N 1.61 250N 1.61 251N 4.68 3U 4.68)
CL 1 0 1PF
ML 0 0 1 3 PMOSFET W=1U L=3U
MS 1 2 3 3 PMOSFET W=3U L=1U
.MODEL PMOSFET PMOS LEVEL=1 KP=10U VTO=-1 GAMMA=0.5 PHI=0.6
.TRAN 1N 300N
*.TRAN 5N 2U
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.END
PLH
tr = 41 ns, tf = 1.34 s,
= 19 ns, PHL = 145 ns, P = 82 ns
25