數(shù)字集成電路基本單元與版-在線瀏覽
2025-06-17 23:56本頁(yè)面
【正文】 d）柵極與輸入輸出連線 23 VD DVS S輸 入 輸 出( a )VV( b )VV( c )輸 入輸 出VV( d )各種 形式的反相器版圖 （ a）垂直走向 MOS管結(jié)構(gòu)， （ b）水平走向 MOS管結(jié)構(gòu)， （ c）金屬線從管子中間穿過(guò)的水平走向 MOS管結(jié)構(gòu)， （ d）金屬線從管子上下穿過(guò)的水平走向 MOS管結(jié)構(gòu) （ e）有多晶硅線穿過(guò)的垂直走向 MOS管結(jié)構(gòu) Vd d 輸 出Vs s輸 入Vd d 輸 出Vs s輸 入 輸 出輸 入Vd dVs s24 輸 出輸 入Vd dVs sVd d 輸 出Vs s輸 入 并聯(lián)反相器版圖 （ a）直接并聯(lián)（ b）共用漏區(qū)（ c）星狀連接 25 Vd d 輸 出Vs s輸 入Vd d 輸 出Vs s輸 入Vd d 輸 出Vs s輸 入CMOS與非門(mén)和或非門(mén) 與非門(mén)和或非門(mén)電路： （ a）二輸入與非門(mén)（ b）二輸入或非門(mén) 26 VD DSGDCLI NAI NBO U TM1M2M3M4SSSDDDGGGVD DSCLI NAI NBM1M3M4SSDDGGGGDO U TM2SD與非門(mén)的版圖 （ a）按電路圖轉(zhuǎn)換（ b） MOS管水平走向設(shè)計(jì) 27 Vd dVs sBAVd dVs sBA或非門(mén)版圖 （ a）輸入向右引線（ b）輸入向上引線 28 Vd dVs sBAVd dVs s傳輸 門(mén) 傳輸門(mén)不僅是 MOS集成電路中的一種基本電路 ， 而且還是一種基元 ， 因?yàn)槠渌倦娐?， 如反相器 ， 實(shí)際上也是由傳輸門(mén)組成的 。 MOS管的漏極 D與源極 S分別接輸入與輸出 。 NMOS傳輸 門(mén) MOS管的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的 。 通常 ， 規(guī)定輸入端為 D， 輸出端為 S。 當(dāng) MOS管導(dǎo)通時(shí) ， 輸入電壓就對(duì) CL充電 ， 在 CL上建立輸出電壓 ， 其能量由輸入端提供 。 因而 ， 輸出電壓總是小于或等于輸入電壓 。 NMOS傳輸門(mén) (續(xù) ) 傳輸門(mén)電路很簡(jiǎn)單，但分析還相當(dāng)麻煩。 這里 VO既是輸出電壓 ， 又重新作用在 gs之間 ，是百分之百的負(fù)反饋 ， 象一個(gè) “ 源極跟隨器 ” 。 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi) ， 停止充放電時(shí) ， 電容CL上的電荷將保持不變 ， 相應(yīng)的輸出電壓 Vo也保持不變 （ MOS呈高阻態(tài) ） 。 NMOS傳輸門(mén) (續(xù) ) 規(guī)定符號(hào)： 變量 控制 輸入 當(dāng)前輸出 電壓 V? VI VO 邏輯 ? I O 前一時(shí)刻 輸出 VO– O – NMOS傳輸門(mén) (續(xù) ) 1) ? = 0 (V? = 0)， NMOS不通， VO和 O保持不變， 即 VO=VO–， O=O – 2) ? = 1 (V? ? 0) NMOS導(dǎo)通與否取決于 Vgs= V? VO– – 若 VO – ? V? Vtn → Vgs ? Vtn → NMOS導(dǎo)通 ，這時(shí) ? 若 Vi VO –→ CL被充電 → VO上升 → Vomax= V? Vtn ? 若 Vi VO –→ CL放電 → VO下降 → VO= Vi – 若 VO – V? Vtn → Vgs Vtn → NMOS不通 → VO= VO – NMOS傳輸門(mén) (續(xù) ) 假定： ? = 0 —— V? = 0 ? = 1 —— V? = Vdd I = 0 —— Vi = 0 I = 1 —— Vi = Vdd 則傳輸門(mén)的輸出電壓 Vo特性為， ? =0 ——? VO= VO? ? =1 ——? VO= min(Vi， V ? Vtn) NMOS傳輸門(mén) (續(xù) ) 1） 傳輸門(mén)由 ?控制開(kāi)關(guān)通斷。 ?= 1 ? O=I– – 當(dāng) ? = 0， MOS開(kāi)關(guān)不通。這表示，傳輸門(mén)是一種記憶元件，是一種時(shí)序邏輯。傳輸“ 1‖邏輯則不理想，因?yàn)殡娖绞峭懟模罕M管輸入 Vi = Vdd，輸出卻為 Vo = Vdd?VTn。 0 O175。=0，這時(shí)， NMOS輸入輸出 邏輯函數(shù)關(guān)系為 OI? ? ?VddVTn 0 VO175。 V? Vi 0 0 Vdd Vdd PMOS傳輸門(mén) 1） PMOS管的門(mén)限電壓 VTp是負(fù)的 ， 只有當(dāng) Vgs ? ?? VTp?， 即負(fù)得足夠時(shí)才會(huì)導(dǎo)通 。 3) 襯底接最高電位，即地。然而 ， PMOS邏輯電路已經(jīng)淘汰 。 它采用正電源 ， 正邏輯 。 ? PMOS傳輸門(mén)的工作原理同 NMOS傳輸門(mén)完全一樣 . ? 定義：電壓變量為 Vi， Vo， V?； 邏輯變量為 I， O， ?。 ??Vtp? → Vgs ? ?Vtp? → PMOS導(dǎo)通 ? Vi VO175。 → CL放電 → VO下降 → VO= VOmin= ?Vtp? ?=0 ——? VO(t)= max(Vi， ?Vtp?) 2 ) ? = 1 (V? = Vdd)， PMOS不通， VO和 O保持不變， 即 VO(t)=VO175。 ?=1 ——? VO= VO175。 – 傳輸“ 0‖邏輯， 不是理想的。 Vdd VO175。 1 O175。 43 / 78 傳輸 門(mén)的連接 傳輸門(mén)的連接方式主要有：串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián) 通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接可以實(shí)現(xiàn)特定的邏輯關(guān)系。 0 1 VO175。 1 1 Min(Va， V?2VTn) 兩個(gè) NMOS傳輸門(mén)的控制信號(hào)分別是 ?1與 ?2 Va是連接點(diǎn) a上的電壓 。 Va是前級(jí)的輸出電壓 ， 應(yīng)當(dāng)是 Vi與 (V?1?VTn)之間的最小值 。 VddVTn VO175。 VO175。 VO175。 O175。 O175。 1 O175。 ?若 ?1?2 = 0 ，總有一個(gè)開(kāi)關(guān)不導(dǎo)通，輸出就保持在前一個(gè)狀態(tài)之值， VO= VO175。 其蛻 化程度為 min( V?1?VTn， V?2?VTn )。 4） 推廣到任意 k個(gè)傳輸門(mén)串聯(lián)，有 O = ?1?2… ?k( I ) 但電平蛻化更嚴(yán)重。 0 Vdd Min(Vi2 ,V?2?VTn
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