cmos集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-數(shù)字集成電路基礎(chǔ)-在線瀏覽
2024-08-25 18:10本頁面
【正文】 同， 也分兩種情況： ① Ui=“1”(UDD)時， 輸入端溝道開啟導(dǎo)通， 電流給 CL充電， Uo上升， 輸出端溝道也開啟， 開關(guān)整個接通， 有 Uo=Ui=“1” ② Ui=“0”(低電平 )時 ， 輸入端溝道被夾斷 ， 此時要維持溝道導(dǎo)通 ， 則輸出端溝道開啟 ， 輸出電壓 Uo必須比 UG高一個 PMOS管的閾值電壓 |UTHP|。 下圖給出了閾值損失的波形示意圖。 CMOS傳輸門電路 CMOS傳輸門電路如圖 所示， NMOS管和 PMOS管的源極、 漏極接在一起， NMOS襯底接地， PMOS襯底接 UDD(保證了溝道與襯底之間有反偏的 PN結(jié)隔離 )， 二者的柵極控制電壓反相， 即 UGP= ～UGN 。 (2) 當(dāng) UGN=“1”, UGP=“0”時， Ui由 “ 0” 升高到 “ 1” 的過程分為以下三個階段 (分析中， 設(shè) “ 1” 為 UDD=5Ｖ， “ 0” 為接地 (0 V）， UTHN=|UTHP|= V): ① Ui較小， 有 UGNUiUTHN N管導(dǎo)通 |UGPUi|UTHP P管截止 N管導(dǎo)通區(qū) 此時， N管接近理想開關(guān)， N管溝道電流向 CL充電，使 Uo=Ui。 雙管導(dǎo)通區(qū) ③ Ui再升高， 接近 “ 1” 時， 有 UGNUiUTHN N管截止 |UGPUi||UTHP| P管導(dǎo)通 P管導(dǎo)通區(qū) 此時， P管接近理想開關(guān)， P管溝道電流向 CL充電，使 Uo=Ui 1 2 3 4 5012345UoN 管通雙管導(dǎo)通P 管通UiUGN＝ 5 VUGP＝ 0 VUT HN＝ |UT H P|＝ 0 . 9 VCMOS傳輸門直流傳輸特性 CMOS傳輸門的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 為保證導(dǎo)電溝道與襯底的隔離 (PN結(jié)反偏 )， N管的襯底必須接地， P管的襯底必須接電源 (UDD)。 一般 L取工藝最小寬度 (2λ）， 那么， 要使 ID大， 就要將溝道寬度W設(shè)計(jì)得大一些。 （二）為 無比邏輯 當(dāng)反相器的閾值在電壓擺幅的中點(diǎn)時，高與低電平的噪聲余量相同，此時的噪聲容限最大 U iU DDU oV 2V 1( d )行為描述 晶體管電路 版圖 反相器靜態(tài)特性 隨著 Ui由小變大 (0→ UDD)， 反相器的工作狀態(tài)可分為 5個階段來描述。 N管做為 P管的負(fù)載管， rdsn很小， 所以增益減小， Uo變化緩慢。 CMOS反相器功耗 1. 靜態(tài)功耗 PS 當(dāng) Ui=0 時 ， V1截止 ， V2導(dǎo)通 ， Uo=UDD(“1”狀態(tài) )。 因此 ， 無論 Ui是 “ 0” 或 “ 1” ， 總有一個管子是截止的 ， ID=0, 故靜態(tài)功耗 PS=ID UDD=0 2. 動態(tài)功耗 (瞬態(tài)功耗 )PD 1) 對負(fù)載電容 CL充放電的動態(tài)功耗 PD1—— 交流開關(guān)功耗 設(shè)輸入信號 Ui為理想方波。 反之 , Ui由“ 1” → “ 0”時，輸出電壓 Uo由“ 0” → “ 1”， V1截止， V2導(dǎo)通， IDP給 CL充電， Uo上升。 UiUDDOUoOiDOTcT1T2UDDiDPiDNtttUiUoCLUDDiDPiDNV2V1( a ) ( b )UiUDDOUoOiDOTcT1T2UDDiDPiDNtttUiUoCLUDDiDPiDNV2V1( a ) ( b )一周內(nèi) CL充放電使管子產(chǎn)生的平均功耗 ?????? ???? ? ?1 20 01)()(1 T T D S NDND S PDPcD dtUidtUiTP式中 Tc為輸入信號周期 oD S NoDDD S PoLDNDPUUUUUdtdUCii?????21)()()(DDcLDDOLOHcLUUUUooDDoDDocLDUfCUUUfCdUUUUdUUTCPOLOHOHOL????????? ???? ? ?Ui為非理想階躍波形時引入的動態(tài)功耗 PD2——直流開關(guān)功耗 Ui UDD UDD－ |UT H P| UT H NOIDNIDPIDMO UT H Pt1t2t3t4tt對 NMOS管， UGSN=Ui, 則 : (1) 當(dāng) UGSN=UiUTHN時， NMOS管截止 。 對 PMOS管， UGSP=UiUDD, 則 :
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