集成電路分析與設(shè)計課程設(shè)計-在線瀏覽
2024-08-05 03:11本頁面
【正文】 WP=13因此 內(nèi)部邏輯門的電路如圖5所示。因此，N管的尺寸放大3倍，而P管尺寸不變，即：圖5 內(nèi)部邏輯門的電路 輸入級設(shè)計由于本電路是與TTL兼容，如果按正常內(nèi)部反相器進行設(shè)計，則NP1構(gòu)成的CMOS將有較大直流功耗。圖6 輸入級電路（1）輸入級提拉管P2的（W/L）P2計算為了節(jié)省面積，同時又能使ViH較快上升，?。╓/L）P2＝1。所以（W/L）P2 =（2）輸入級P1管（W/L）P1的計算此P1管應(yīng)取內(nèi)部基本反相器的尺寸即（3）輸入級N1管（W/L）N1的計算由于要與TTL電路兼容，～，因此要選 取反相器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變電平： 又知：式中 ， 解得= 所以= 緩沖級的設(shè)計由74HC139的邏輯圖可知，在輸入級中有三個信號：Cs、AA0。同時為了用驅(qū)動，必須加入緩沖門。圖7 Cs的緩沖級Cs的緩沖級設(shè)計過程如下：Cs的緩沖級與輸入級和內(nèi)部門的關(guān)系如圖7所示。M1的P管和N管的尺寸即為上述所述的輸入級CMOS反相器P1管和 N1管尺寸，M2的P管和N管的尺寸即為內(nèi)部基本反相器P1管和 N1管尺寸，M3的P管和N管的尺寸由級間比值（相鄰級中MOS管寬度增加的倍數(shù)）來確定。N=從中得出M3管尺寸為： 由于輸出級部分要驅(qū)動TTL電路，其尺寸較大，因而必須在與非門輸出與輸出級之間加入一級緩沖門M1，如圖8所示。圖8 輸出緩沖級所以，=從中得出M1管尺寸為： 輸入保護電路設(shè)計因為MOS器件的柵極有極高的絕緣電阻，當(dāng)柵極處于浮置狀態(tài)時，由于某種原因（如觸摸），感應(yīng)的電荷無法很快地泄放掉。該電場強度如果超過柵氧化層的擊穿極限，則將發(fā)生柵擊穿，使MOS器件失效，因此要設(shè)置保護電路。圖9所示的為雙二極管、電阻結(jié)構(gòu)輸入保護電路。二極管的有效面積可取500μm2，或用Shockley方程計算。由于本次版圖設(shè)計中調(diào)用單元庫中的pad標(biāo)準(zhǔn)單元版圖，因其包含保持電路，就不必另外的保護電路設(shè)計。 各級N管和P管的尺寸匯總輸出級 N管輸出級 P管=48內(nèi)部基本反相器內(nèi)部基本反相器內(nèi)部邏輯門MOS輸入級提拉管P2（W/L）P2 ==1輸入級P1管輸入級N1管=31輸入緩沖級輸出緩沖級五、功耗與延遲估算在估算延時、功耗時，從輸入到輸出選出一條級數(shù)最多的去路進行估算。圖10 估算延時、功耗Cs支路電路 模型簡化由于在實際工作中，四個三輸入與非門中只有一個可被選通并工作，而另三個不工作，所以估算功耗時只估算上圖所示的支路即可。在X點之前的電路，由于A0，A1，Cs均為輸入級，雖然A0、A1比Cs少一個反相器，作為工程估算，可以認(rèn)為三個輸入級是相同的，于是，估算功耗時對X點這前的部分只要計算Cs這一個支路，最后將結(jié)果乘以3倍就可以了?！」墓浪鉉MOS電路的功耗中一般包括靜態(tài)功耗、瞬態(tài)功耗、交變功耗。按下列公式計算瞬態(tài)功耗。各級等效反相器延遲時間可用下式估算：圖011 延遲時間，上升與下降時間 =延遲估算如表所示：各級器件序號（左起）123456789表4 延遲估算計算值匯總 由表4可得：，滿足設(shè)計要求。為了計算出功耗，在兩個電源支路分別加入一個零值電壓源VI1和VI2，電壓值為零（如圖12所示），在模擬時進行直流掃描分析，然后就可得出功耗。，觀察波形得到閾值電壓（狀態(tài)轉(zhuǎn)變電平）VI＊。 瞬態(tài)分析從瞬態(tài)分析波形圖中可以看出TpLH= tpHL= tr= tf=所以 tpd,total=25ns所以器件延遲時間和延遲估計相近，且滿足設(shè)計要求。七、版圖設(shè)計 各模塊版圖設(shè)計 輸入緩沖級版圖 三輸入與非門版圖 輸出級版圖pad元件版圖 總版圖未加pad的74HC139整體版
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