cmos集成電路設(shè)計基礎(chǔ)-數(shù)字集成電路基礎(chǔ)-資料下載頁
2025-07-15 18:10本頁面
【正文】 不同時， VM 的值不同。 工業(yè)設(shè)計中使 P管的尺寸為 N管的 2倍可以節(jié)省面積，器件的二次效應(yīng)（例如溝長調(diào)制和速度飽和）使這一比例更為合理。 增加 P管的寬度使 VM 移向 Vdd, 增加 N管的寬度使 VM 移向 GND,這在某些設(shè)計中非常有用。 但 VM 值對于器件尺寸較不敏感 改變 VM 可以改善電路的可靠性 P管和 N管的寬長比（ W/L) 的比值不同時， VM的值不同 （ 2）電源電壓 過低的電源電壓（ ） 使 VTC 明顯變差 降低電源電壓， 使 VTC 特性改善 降低電源電壓將增加延時 電源電壓較低時， VTC 對器件參數(shù)的變化較為敏感 降低電源電壓雖降低系統(tǒng)內(nèi)部噪聲（如串?dāng)_），但外部噪聲不改善。 （ 3）工藝偏差 “ 好 ”的 MOS管 溝道較短、較寬 柵氧較薄、器件閾值較低 （ 4）環(huán)境：例如溫度溫度上升時，傳輸特性左移。 （四）輸入阻抗大，輸出阻抗可設(shè)計得較小 （導(dǎo)通電阻與管子兩端的電壓有關(guān)，典型值為 kΩ ） 優(yōu)化反相器的速度 DDnLavs w i ngLpH L VkCI/2VCt ??（ 1）使電容（負(fù)載電容、自載電容、連線電容）較小 漏端擴(kuò)散區(qū)的面積應(yīng)盡可能小 輸入電容要考慮： （ 1） Cgs 隨柵壓而變化（ 2）密勒效應(yīng)（ 3）自舉效應(yīng) （ 2）使晶體管的等效導(dǎo)通電阻（輸出電阻）較?。? 加大晶體管的尺寸（驅(qū)動能力） 但這同時加大自載電容和負(fù)載電容（下一級晶體管的輸入電容） NMOS和 PMOS尺寸比值 β = Wp/Wn對反相器延時的影響 （ 3）提高電源電壓 提高電源電壓可以降低延時，即可用功耗換取性能。 全互補 CMOS集成門電路 P M O S邏輯塊N M O S邏輯塊ABUDDFCMOS與非門設(shè)計 1. 電路 NMOS管串聯(lián)， PMOS管并聯(lián)， A、 B為輸入變量， F為輸出。 BAVP2VP1VN2VN1UDDABF ?G N D2. 邏輯功能 該電路的邏輯功能如表 所示， 可以完成“與非”運算。 3. 與非門所用管子數(shù) M 該電路所用管子數(shù) M為 M=輸入變量數(shù) 2 4. 與非門的 RC模型及 tr、 tf計算 RP RP2分別為 PMOS管導(dǎo)通時的等效電阻， RN RN2分別代表 NMOS管導(dǎo)通時的等效電阻， S S2分別代表兩個PMOS管的通斷開關(guān)。 兩個 NMOS管串聯(lián)， 只要其中的一個不導(dǎo)通， 則兩個 NMOS管都不導(dǎo)通， 因此用一個通斷開關(guān) S3表示即可。 trtfS1S2RP1RP2UDDUo( t )CLRN1RN2( a ) ( b )S3(a) 電路； (b) 輸出信號的上升時間和下降時間 根據(jù)這個 RC模型， 從最壞情況考慮 (只有一個 P管導(dǎo)通 )， 可得與非門輸出信號的上升時間和下降時間分別為： 下降時間 tf=(RN1+RN2)CL≈ 2RN1CL 上升時間 tr== CMOS或非門設(shè)計 1. 電路 NMOS管并聯(lián)， PMOS管串聯(lián)。 ABUDDBAF ??G N D( a ) ( b )RN1S1RN2S2Uo( t )CLUDDRP1RP2S3(a) 電路； (b) RC模型 2. 邏輯功能 F=A+B 3. tr、 tf tr=(RP1+RP2)CL= 2RP1CL LNfLNfCRtCRt112?????(雙管導(dǎo)通 ) (單管導(dǎo)通， 最壞情況 ) ABABCDCDCDABCMOS與或非門和或與非門設(shè)計 CMOS F=!(AＢ +CD) 1. 電路 (1) NMOS邏輯塊電路的設(shè)計。 根據(jù) NMOS邏輯塊 “ 與串或并 ”的規(guī)律構(gòu)成 N邏輯塊電路 A B C DA BC D(2) PMOS邏輯塊電路的設(shè)計。 根據(jù) PMOS邏輯 “ 或串與并 ”的規(guī)律構(gòu)成 PMOS邏輯塊電路 (3) 將 NMOS邏輯塊與 PMOS邏輯塊連接， 接上電源和地， 構(gòu)成完整的邏輯電路 A BC DUDDA CB DCDABF ??A B C DCDABF ??UDDRP1S5RP2S6RP4S3RP3S4RN1RN3RN2RN4S1S2CLUo( t )2. RC模型及管子尺寸設(shè)計 RP1=RP2≈RP3=RP4, RN1≈RN2=RN3≈RN4。 最壞情況下， 晶體管驅(qū)動 CL。 CL充電時， S S6導(dǎo)通一個， S S4導(dǎo)通一個。 放電時， S S2導(dǎo)通一個。 因此有 tr =(RP1+RP3)CL= 2RP1CL tf =(RN1+RN2)CL= 2RN1C
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