《mos反相器》PPT课件.ppt

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1、半导体半导体集成电路集成电路2023/1/17n n电阻型反相器电阻型反相器n nE/E MOSE/E MOS反相器反相器n nE/D MOSE/D MOS反相器反相器n nCMOSCMOS反相器反相器 工作原理工作原理工作原理工作原理 CMOSCMOSCMOSCMOS反相器的静态特性反相器的静态特性反相器的静态特性反相器的静态特性 CMOSCMOSCMOSCMOS反相器的瞬态特性反相器的瞬态特性反相器的瞬态特性反相器的瞬态特性n n MOSMOS反相器的设计反相器的设计n n三态反相器三态反相器MOSMOS反相器类型：反相器类型：反相器类型：反相器类型：反相器是最基本的逻辑单元。反相器是最基

2、本的逻辑单元。MOS管构成反相器有四种类型：管构成反相器有四种类型：电阻负载电阻负载MOS反相器反相器 输入器件输入器件增强型增强型MOS管管 负载负载电阻电阻 该电路在集成电路中很少用，在分离元件电路中常用。该电路在集成电路中很少用，在分离元件电路中常用。E/E MOS反相器：（反相器：（Enhancement/Enhancement MOS）输入输入器件器件增强型增强型MOS管管 负载负载增强型增强型MOS管管E/D MOS反相器：（反相器：（Enhancement/Depletion/Depletion MOS）输入输入器件器件增强型增强型MOS管管 负载负载耗尽型耗尽型MOS管管CMO

3、S反相器（反相器（Complementary MOS）E/E MOS和和E/D MOS均采用同一沟道的均采用同一沟道的MOS管；管；CMOS则采用不同沟道的则采用不同沟道的MOS管构成反相器。管构成反相器。输入输入器件器件增强型增强型PMOS或增强型或增强型NMOS 负载负载增强型增强型NMOS或增强型或增强型PMOS2023/1/17MOS晶体管的符号晶体管的符号源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)NEMOSPEMOS源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)(a)(b)NEMOSPEMOS源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)源极源极(S

4、)漏极漏极(D)栅极栅极(G)源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)NDMOSPDMOS源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)(C)(d)NDMOSPDMOS源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)2023/1/17PEMOS导通电压小于零导通电压小于零PDMOS导通电压大于零导通电压大于零NEMOS导通电压大于零导通电压大于零NDMOS导通电压小于零导通电压小于零L2023/1/170 K 2(VGS-VTH)VDS-VDS2 WLK=Cox2Cox=ox otoxVDID非饱和区非饱和区VGIDS=NMOS的电流与电压关系的电流与电压关系:截止截止非饱和非饱和饱和饱和截止区截止区

5、m：为为Si中电子的迁移率中电子的迁移率 Cox:为栅极单位电容量为栅极单位电容量W :为沟道宽为沟道宽 L :为沟道长为沟道长饱和区饱和区K(VGS-VTH)2 2023/1/17一、电阻负载一、电阻负载NMOS反相器反相器VDDRLVIN=VGSVOUT=VDS1.VIN0V时时N管截止管截止VOUTRLVDDVOUT=VOH=VDD驱动管驱动管负载负载GSDVGS=VIN=0vRMOS则则VOUT 0GSDVGS=VIN VDD VGS(th)VGVDID非饱和区非饱和区截止区截止区饱和区饱和区2023/1/17v 电阻负载型反相器电压传输特性电阻负载型反相器电压传输特性VDDRLVOU

6、TVINVINVOUTRL增大增大GSD由传输特性曲线可见：由传输特性曲线可见：由传输特性曲线可见：由传输特性曲线可见：（1 1）V VOHOH=V=VDDDD，（2 2）R RL L ，V VOLOL （3 3）R RL L ，过渡区变窄，过渡区变窄，过渡区变窄，过渡区变窄要使反相器性能要使反相器性能要使反相器性能要使反相器性能 ，须有大阻值，须有大阻值，须有大阻值，须有大阻值R RL L。2023/1/17输入输入输出输出INPUTOUTPUT为了使反相器的传输特性好为了使反相器的传输特性好为了使反相器的传输特性好为了使反相器的传输特性好R负载负载驱动驱动 MOS MOS MOS MOS晶

7、体管的导通电阻随管子的尺寸晶体管的导通电阻随管子的尺寸晶体管的导通电阻随管子的尺寸晶体管的导通电阻随管子的尺寸不同而不同，通常在不同而不同，通常在不同而不同，通常在不同而不同，通常在K K K K欧数量级，假设它欧数量级，假设它欧数量级，假设它欧数量级，假设它为为为为3K3K3K3K欧，负载电阻取它的欧，负载电阻取它的欧，负载电阻取它的欧，负载电阻取它的10101010倍为倍为倍为倍为30K30K30K30K欧，欧，欧，欧，用多晶硅作负载电阻时，如多晶硅的线用多晶硅作负载电阻时，如多晶硅的线用多晶硅作负载电阻时，如多晶硅的线用多晶硅作负载电阻时，如多晶硅的线宽为宽为宽为宽为2 2 2 2微米的

8、话，线长需为微米的话，线长需为微米的话，线长需为微米的话，线长需为2mm2mm2mm2mm。占面积很大，因此通常用占面积很大，因此通常用MOS管做负载管做负载要使反相器性能要使反相器性能要使反相器性能要使反相器性能 ，须有大阻值，须有大阻值，须有大阻值，须有大阻值R RL L。2023/1/17nninoutVds=VgsVgs-VTLMLML工作在饱和区工作在饱和区工作在饱和区工作在饱和区VIN 0MIMI管截止管截止管截止管截止VIN VDD有比电路有比电路二、二、E/E MOS反相反相 器器GSDGSDVDDMIMLMLML管饱和导通管饱和导通管饱和导通管饱和导通二、二、饱和负载饱和负载

9、E/E NMOS反相器反相器M1M1非饱和导通非饱和导通非饱和导通非饱和导通,MLML管饱和导通管饱和导通管饱和导通管饱和导通其中：其中：R=KIKL=(W/L)I(W/L)LVOL (VDD VTL)22 R(VOH VTI)W:为沟道宽为沟道宽 L:为沟道长为沟道长导电因子比导电因子比VTL 为为ML管的开启管的开启电压电压，VTI为为MI管的开启管的开启电压电压，因此称为饱和负载反相器因此称为饱和负载反相器因此称为饱和负载反相器因此称为饱和负载反相器2023/1/17v E/E MOS反相器电压传输特性反相器电压传输特性nnVinVDDGSDGSD12VoVi R减小(1)V(1)V(1

10、)V(1)VOHOHOHOH比电源电压比电源电压比电源电压比电源电压V V V VDDDDDDDD低一个阈值电压低一个阈值电压低一个阈值电压低一个阈值电压V V V VTLTLTLTL；(3)M(3)M(3)M(3)ML L L L和和和和M M M MI I I I的宽长比的宽长比的宽长比的宽长比影响影响影响影响t t t tf f f f。(2)V(2)V(2)V(2)VOLOLOLOL与与与与 R R R R有关，为有关，为有关，为有关，为有比电路；有比电路；有比电路；有比电路；0Vot R=KIKL=(W/L)I(W/L)LVOL (VDD VTL)22 R(VOH VTI)(4)(4

11、)(4)(4)上升过程由于负载上升过程由于负载上升过程由于负载上升过程由于负载管逐渐接近截止，管逐渐接近截止，管逐渐接近截止，管逐渐接近截止，trtrtrtr较大。较大。较大。较大。2023/1/17采用耗尽型，采用耗尽型，采用耗尽型，采用耗尽型，V VGSGS=0=0时时时时,一直工作处于导通状态一直工作处于导通状态一直工作处于导通状态一直工作处于导通状态VIN 0驱动管驱动管ME截止截止VIN VDDME非饱和导通非饱和导通,MD饱和导通饱和导通有比电路有比电路nninoutMEMD三、耗尽负载（三、耗尽负载（E/D）MOS反相反相 器器VDDGSDGSDVGSE=VIN=0vVGSB V

12、TBMB饱和饱和VGSL=VGL VSL=VGL VOLVDSL=VDD VOLVGL VOL =VGSL VGSL VTLML饱和饱和VGSI=VGI VSI=VOH 0=VDDVDSI=VDI VSI=VOL 0=VOLVGSI VTI=VDD VTIVOL=VDSIMI非饱和非饱和2023/1/1716当当Vi=VIH，Vo=VOLVOL (VDD VTB VTL)22 R(VOH VTI)其中：其中：R=KIKL=(W/L)I(W/L)LViVoVDDMBMIMLCBVGL预充电管预充电管预充电管预充电管自举电容自举电容自举电容自举电容起正反馈起正反馈起正反馈起正反馈的作用的作用的作用

13、的作用GSDGSDGSDMB饱和饱和ML饱和饱和MI非饱和非饱和有比电路有比电路 区分有比电路和无比电路的一区分有比电路和无比电路的一区分有比电路和无比电路的一区分有比电路和无比电路的一个简单方法：如输出低电平时个简单方法：如输出低电平时个简单方法：如输出低电平时个简单方法：如输出低电平时输输输输入管和负载管都导通入管和负载管都导通入管和负载管都导通入管和负载管都导通，为有比电，为有比电，为有比电，为有比电路，反之则为无比电路。路，反之则为无比电路。路，反之则为无比电路。路，反之则为无比电路。2023/1/17ViVoVDDMBMIMLCBVGLGSDGSDGSD自举过程：自举过程：自举过程：

14、自举过程：Vi 由VIH变为变为VIL,MI截止截止,Vo。Vi 为VL 时电容两端电压为：时电容两端电压为：电容电压是不能突变的：电容电压是不能突变的：VoVGL(电容自举电容自举)CB上的电荷量上的电荷量(CB VGSL)保持不变，保持不变，VGSL不变不变 ML管处于固定的栅源偏置管处于固定的栅源偏置工作状态。工作状态。VGSL=VGL VOL=VDD VTB-VOLMB截止截止,ML逐渐由饱和进入非饱和导通逐渐由饱和进入非饱和导通MB截止截止,VDSL VGSL VTLVi 为VIH时，时，ML饱和饱和Vi 由VIH变为变为VIL，VoVGL VGSL不变，不变，VDSLML由饱和状态

15、进入非饱和状态，输由饱和状态进入非饱和状态，输出电压上升速度加快，出电压上升速度加快，tr减小。减小。ML ML ML ML非饱和状态，电非饱和状态，电非饱和状态，电非饱和状态，电阻小，从而使得输出阻小，从而使得输出阻小，从而使得输出阻小，从而使得输出电平达电平达电平达电平达V V V VDDDDDDDD，消除饱和，消除饱和，消除饱和，消除饱和E/E MOSE/E MOSE/E MOSE/E MOS反相器的输出反相器的输出反相器的输出反相器的输出高电平时的阀值损失高电平时的阀值损失高电平时的阀值损失高电平时的阀值损失2023/1/172.寄生电容与自举率寄生电容与自举率 VGL CO=VGSL

16、 CB VGL=VGSL+Vo VGL=Vo=1+Co/CB1自举率自举率自举率自举率定义：定义：CO由于寄生电容由于寄生电容CO的存在：的存在：应尽可能减小寄生电容应尽可能减小寄生电容Co，使，使 达到达到80%以上。以上。ViVoVDDMBMIMLCBVGL MMB B和和和和MML L管存在寄生电容，这些寄生电容可以用一个对地的管存在寄生电容，这些寄生电容可以用一个对地的管存在寄生电容，这些寄生电容可以用一个对地的管存在寄生电容，这些寄生电容可以用一个对地的电容电容电容电容C COO等效。等效。等效。等效。Vi 为VIL时，时，MB截止截止2023/1/173.漏电与上拉漏电与上拉 自举

17、电路中的漏电，会自举电路中的漏电，会使自举电位使自举电位VGL下降下降(尤其尤其是低频是低频)，最低可降到：，最低可降到：VGL=VDD VTB，因而因而ML变变为饱和导通，输出为饱和导通，输出VOH降低：降低：VOH=VDD VTB VTL为了提高输出高电平，加为了提高输出高电平，加入上拉元件入上拉元件MA(或或RA)。ViVoVDDMBMIMLCBVGLMA2023/1/17由由PMOS和和NMOS所组成的互补型电路叫做所组成的互补型电路叫做CMOSVinVout四、四、CMOS反相反相 器器已成为目前数字集成已成为目前数字集成电路的主流电路的主流 CMOS结构的主要优点是电路的静态结构的

18、主要优点是电路的静态功耗非常小，电路结构简单规则功耗非常小，电路结构简单规则通常通常通常通常P P沟道管作为负载管，沟道管作为负载管，沟道管作为负载管，沟道管作为负载管，N N沟道管作为输入管。沟道管作为输入管。沟道管作为输入管。沟道管作为输入管。GGS SS SD DVDD2023/1/1721 为了能在同一硅材料为了能在同一硅材料为了能在同一硅材料为了能在同一硅材料(Wafer)(Wafer)上制作两种不同类型的上制作两种不同类型的上制作两种不同类型的上制作两种不同类型的MOSMOS器件，必须构造两种不同类型的衬底，器件，必须构造两种不同类型的衬底，器件，必须构造两种不同类型的衬底，器件，

19、必须构造两种不同类型的衬底，图中所示结构是在图中所示结构是在图中所示结构是在图中所示结构是在N N型型型型硅衬底上，专门制作一块硅衬底上，专门制作一块硅衬底上，专门制作一块硅衬底上，专门制作一块P P型区域型区域型区域型区域(p(p阱阱阱阱)作为作为作为作为NMOSNMOS的衬底的的衬底的的衬底的的衬底的方法方法方法方法。同样地，也可。同样地，也可。同样地，也可。同样地，也可在在在在P P型硅衬底上专门制作一块型硅衬底上专门制作一块型硅衬底上专门制作一块型硅衬底上专门制作一块N N型区域型区域型区域型区域(n(n阱阱阱阱)，作为，作为，作为，作为PMOSPMOS的衬底的衬底的衬底的衬底。为防止

20、源。为防止源。为防止源。为防止源/漏区与衬底出现正偏置，漏区与衬底出现正偏置，漏区与衬底出现正偏置，漏区与衬底出现正偏置，通常通常通常通常P P型衬底应接电路中最低的电位，型衬底应接电路中最低的电位，型衬底应接电路中最低的电位，型衬底应接电路中最低的电位，N N型衬底应接电路中最型衬底应接电路中最型衬底应接电路中最型衬底应接电路中最高的电位。为保证电位接触的良好，在接触点采用重掺杂结高的电位。为保证电位接触的良好，在接触点采用重掺杂结高的电位。为保证电位接触的良好，在接触点采用重掺杂结高的电位。为保证电位接触的良好，在接触点采用重掺杂结构。构。构。构。CMOS倒相器倒相器2023/1/17（1

21、 1）静态功耗极低（）静态功耗极低（）静态功耗极低（）静态功耗极低（WW nWnW）。）。）。）。（2 2）工作电源电压范围宽（）工作电源电压范围宽（）工作电源电压范围宽（）工作电源电压范围宽（3 3 18V18V）。）。）。）。（3 3）抗干扰能力强，其直流噪声容限一般可达到）抗干扰能力强，其直流噪声容限一般可达到）抗干扰能力强，其直流噪声容限一般可达到）抗干扰能力强，其直流噪声容限一般可达到 30%30%40%V40%VDDDD。（4 4）逻辑摆幅大（）逻辑摆幅大（）逻辑摆幅大（）逻辑摆幅大（V Vssss V VDDDD）。）。）。）。（5 5）输入阻抗高（）输入阻抗高（）输入阻抗高（）

22、输入阻抗高（10108 8 10101010 ）。）。）。）。（6 6）扇出能力强。（扇出因子）扇出能力强。（扇出因子）扇出能力强。（扇出因子）扇出能力强。（扇出因子N N0 0可达可达可达可达5050，但随着所带电路数目的，但随着所带电路数目的，但随着所带电路数目的，但随着所带电路数目的增多，工作速度有所下降）。增多，工作速度有所下降）。增多，工作速度有所下降）。增多，工作速度有所下降）。（7 7）温度稳定性好。）温度稳定性好。）温度稳定性好。）温度稳定性好。v CMOS逻辑电路的特点逻辑电路的特点（8 8）抗辐射能力强。）抗辐射能力强。）抗辐射能力强。）抗辐射能力强。（9 9）成本低。）成

23、本低。）成本低。）成本低。（1010）动态功耗与工作频率密切相关（）动态功耗与工作频率密切相关（）动态功耗与工作频率密切相关（）动态功耗与工作频率密切相关（P P动动动动=C=CL LfVfVDDDD2 2）。）。）。）。2023/1/17v CMOS反相器工作原理反相器工作原理VinVout当输入电压当输入电压当输入电压当输入电压V Vinin为高电平时，为高电平时，为高电平时，为高电平时，PMOSPMOS截止，截止，截止，截止，NMOSNMOS导通，导通，导通，导通，V Voutout=0=0当输入电压当输入电压当输入电压当输入电压V Vinin为低电平时，为低电平时，为低电平时，为低电平

24、时，PMOSPMOS导通，导通，导通，导通，NMOSNMOS截止，截止，截止，截止，VOL=0VOH=VDD 在输入为在输入为0或或1（VDD)时，两个时，两个MOS管中总是一个截止一个管中总是一个截止一个导通，因此没有从导通，因此没有从VDD到到VSS的直流通路，也没有电流流入栅的直流通路，也没有电流流入栅极，因此其静态电流和功耗几乎为极，因此其静态电流和功耗几乎为0。这是。这是CMOS电路低功耗电路低功耗的主要原因。的主要原因。CMOS电路的最大特点之一是低功耗。电路的最大特点之一是低功耗。GGS SS SD D最大逻辑摆幅，且输出摆幅与最大逻辑摆幅，且输出摆幅与最大逻辑摆幅，且输出摆幅与

25、最大逻辑摆幅，且输出摆幅与p p、n n 管管管管W/LW/L无关无关无关无关 （无比电路）（无比电路）（无比电路）（无比电路）。VDD2023/1/17NMOSNMOSV VGSGSVVtn tn 截止截止截止截止V VGSGS-V-VtntnVVVDS DS 非非非非饱和饱和饱和饱和PMOSPMOSV VGSGS V Vtptp 截止截止截止截止V VGSGS-V-Vtptp V V VDSDS 饱和饱和饱和饱和 CMOS反相器的传输特性反相器的传输特性源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)NMOSPMOSVDDMPMNVinVout-V VG

26、SGS=V=VDDDD-V-Vinin-V VDSDS=V=VDDDD-V-VoutoutV VGSGS=V=VininGGS SS SD DV VDSDS=V=VoutoutNMOSNMOSV VininVVtn tn 截止截止截止截止V Vinin-V-VtntnVVVout out 非非非非饱和饱和饱和饱和PMOSPMOS(V(VDDDD-V-Vinin)-V)-Vtptp 截止截止截止截止(V(VDDDD-V-Vinin)+V)+Vtptp V VDDDD-V-Vout out 非饱和非饱和非饱和非饱和(V(VDDDD-V-Vinin)+V)+Vtptp V VDDDD-V-Vouto

27、ut 饱和饱和饱和饱和2023/1/17NMOSNMOSV VininVVtn tn 截止截止截止截止V Vinin-V-VtntnVVVout out 非非非非饱和饱和饱和饱和PMOSPMOS(V(VDDDD-V-Vinin)-V)-Vtptp 截止截止截止截止 (V(VDDDD-V-Vinin)+V)+Vtptp V VDDDD-V-Vout out 非饱和非饱和非饱和非饱和 (V(VDDDD-V-Vinin)+V)+Vtptp V VDDDD-V-Voutout 饱和饱和饱和饱和 VinVout0VDDVDD(1)(2)(3)(4)(5)N截止截止P非饱和非饱和N饱和饱和P非饱和非饱和N

28、非饱和非饱和P饱和饱和N非饱和非饱和P截止截止VtnVDDVtpVinVinVoutVtpVinVoutVtnVtnVinVoutVtnV VoutoutV VtptpVout=VinV VoutoutV VtntnN饱和饱和P饱和饱和VinVGS-VTH,工作在工作在饱饱和区和区2.VOUT 从从VDD-VTH 下降到下降到 10%VDD:tf2tf1的的计计算算VDDViMPMNCL2023/1/17线性区线性区N管：管：VDS=VOUT 1(1(发生跳变发生跳变)时：时：输出从输出从“1”转变为转变为“0”,有电荷转移有电荷转移012.2.当输入信号为当输入信号为V VDDDD时：时：输

29、出保持输出保持0不变，没有电荷转移不变，没有电荷转移CMOS反相器的功耗反相器的功耗动态功耗动态功耗静态功耗静态功耗2023/1/17功耗组成：功耗组成：1.静态功耗静态功耗 2.动态功耗动态功耗1.静态功耗静态功耗PS输入输入输出输出输出输出在输入为在输入为0或或1（VDD)时，两个时，两个MOS管中总是一个截止一管中总是一个截止一个导通，因此没有从个导通，因此没有从VDD到到VSS的直流通路，也没有电流的直流通路，也没有电流流入栅极，因此其静态电流和功耗几乎为流入栅极，因此其静态电流和功耗几乎为0。VinVout2023/1/17考虑扩散区与衬底之间的反向漏电流后，存在较小反向漏电流考虑扩

30、散区与衬底之间的反向漏电流后，存在较小反向漏电流随着特征尺寸的减小，漏电流功耗变得不可随着特征尺寸的减小，漏电流功耗变得不可忽视，减小漏电流功耗是目前的研究热点之忽视，减小漏电流功耗是目前的研究热点之一。一。2023/1/172.动态功耗动态功耗PDVILVIHVinVout0VDDVDD(1)(2)(3)(4)(5)N截止截止P非饱非饱和和N饱和饱和P非饱非饱和和N非饱非饱和和P饱和饱和N非饱非饱和和P截止截止 1.短路电流功耗短路电流功耗：在输入从：在输入从0到到1或者从或者从1到到0瞬变过程中，瞬变过程中，NMOS管和管和PMOS管都处于导通管都处于导通状态，此时存在一个窄的从状态，此时

31、存在一个窄的从VDD到到VSS的电流脉冲，由此引起的功耗的电流脉冲，由此引起的功耗叫短路电流功耗。叫短路电流功耗。CLVdd通常（开关频率较低通常（开关频率较低时）为动态功耗的主时）为动态功耗的主要组成部分要组成部分2.瞬态功耗瞬态功耗：在电路开关动作：在电路开关动作时，对输出端负载电容进行放时，对输出端负载电容进行放电引起的功耗。电引起的功耗。2023/1/17瞬态功耗瞬态功耗VinVoutCLVddE=CLVDD2Pdyn=E=E*f=CLVDD2fl 为减小功耗需要减小为减小功耗需要减小CL,VDD 和和fl 动态（翻转）的能量和功耗：与驱动器件的动态（翻转）的能量和功耗：与驱动器件的电

32、阻电阻无关无关每次翻转消耗的能量每次翻转消耗的能量E2023/1/17短路电流功耗短路电流功耗VinVoutCLVddVoutiCtp2023/1/172023/1/172023/1/172023/1/17CMOS反向器的功耗表达式反向器的功耗表达式P=fCLK CL VDD2+ISC tSC VDD fCLK+IDC VDD+ILeak VDD在此：在此：CL为负载电容，为负载电容，VDD为电源电压，为电源电压，ISC为穿通电流的平均值，为穿通电流的平均值，tSC为穿为穿 通电流流过的时间通电流流过的时间，fCLK为时钟周期，为时钟周期，IDC为直流电流，为直流电流，ILEAK为漏电流。为漏

33、电流。2023/1/17CMOS 反相器版图PolysiliconInOutVDDGNDPMOS2l lMetal 1NMOSContactsN Well2023/1/17Two InvertersConnect in MetalExample:CMOS Inverter Layout 2023/1/17Design Idea 2023/1/17Virtuoso and LSW 2023/1/17Drawing the N-Diffusion(Active)2023/1/17The Gate Poly 2023/1/17Making Active Contacts 2023/1/17Cover

34、ing Contacts with Metal-12023/1/17The N-Select Layer 2023/1/17Drawing the P-Diffusion(Active)2023/1/17Transistor Features 2023/1/17The P-Select Layer 2023/1/17Drawing the N-Well 2023/1/17Placing the PMOS and NMOS transistors 2023/1/17Connecting the Output 2023/1/17Connecting the Input 2023/1/17Makin

35、g a Metal-1 connection for the Input 2023/1/17Power Rails 2023/1/17P-Substrate Contact 2023/1/17N-Substrate Contact 2023/1/17Enclosing the substrate contact 2023/1/17Design Rule Checking 2023/1/17Final Layout 2023/1/17结结 论论qq 静态静态静态静态CMOSCMOS逻辑电路噪声容限较大逻辑电路噪声容限较大逻辑电路噪声容限较大逻辑电路噪声容限较大qqCMOSCMOS电路的特点之一是

36、功耗小，其静态功耗几乎为电路的特点之一是功耗小，其静态功耗几乎为电路的特点之一是功耗小，其静态功耗几乎为电路的特点之一是功耗小，其静态功耗几乎为0 0qqCMOSCMOS反相器为无比反相器反相器为无比反相器反相器为无比反相器反相器为无比反相器qq CMOSCMOS反相器的反相器的反相器的反相器的PMOSPMOS和和和和NMOSNMOS沟道宽的比值大约为沟道宽的比值大约为沟道宽的比值大约为沟道宽的比值大约为2 2 2 2：1(1(1(1(L L 相同相同相同相同)时，时，时，时，t tPLHPLH和和和和t tPHLPHL大致相同，上升时间和下降大致相同，上升时间和下降大致相同，上升时间和下降大

37、致相同，上升时间和下降时间也大致相同时间也大致相同时间也大致相同时间也大致相同qq 为了减小为了减小为了减小为了减小t tPHLPHL（或下降时间或下降时间或下降时间或下降时间t tf f）,可增大可增大可增大可增大NMOSNMOS的尺寸的尺寸的尺寸的尺寸qq 为了减小为了减小为了减小为了减小t tPLH PLH（或上升时间或上升时间或上升时间或上升时间t tr r）,可增大可增大可增大可增大PMOSPMOS的尺寸的尺寸的尺寸的尺寸2023/1/17作作 业业1.考虑具有如下参数的考虑具有如下参数的CMOS反相器反相器求电路的噪声容限以及逻辑阈值求电路的噪声容限以及逻辑阈值.电源电压取电源电压取3.3V.2.2.设计一个设计一个CMOS反相器反相器:器件参数同上题器件参数同上题,电源电压为电源电压为3.3V,两个晶体管的沟道长度为两个晶体管的沟道长度为Ln=Lp=0.8um.a:a:求当电路的逻辑阈值为求当电路的逻辑阈值为1.4V1.4V时时,Wn/Wp的值的值.b:b:这个反相器的这个反相器的CMOSCMOS制作工艺允许制作工艺允许VTn,VTp的值在标称值有正负的值在标称值有正负15%15%的变化的变化假定其他参数仍为标称值，求电路的逻辑阈值的上下限假定其他参数仍为标称值，求电路的逻辑阈值的上下限