《集成电路设计举例》PPT课件

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1、18.1MOS集成电路的正向设计18.1.174HC139电路简介18.1.2电路设计18.1.3工程估算18.1.4电路模拟18.1.5版图设计18.1.6版图检查集成电路的正向设计集成电路的正向设计1MOS集成电路的正向设计1.174HC139电路简介2-4译码器：VDDGndY0aA0aCsaA1aY1aY2aY3aY0bA0bA1bY1bY2bY3bCsb74HC139CsA1A0Y1Y2Y3Y400001110011011010110101111101xx1111Y0=Cs+A1+A0=Y1=Cs+A1+=Y2=Cs++A0=Y3=Cs++=输入门输出缓冲门三输入与非门输出门输入

2、缓冲门内部门1.2电路的设计1输出级电路设计与TTL电路兼容驱动10个TTL①输出高电平时｜IoH｜<=20ｕＡVoHmin=4.4V②输出低点平时｜IoH｜<=4mＡVoHmax=0.4V③输出级充放电时间tr=tf15pF计算电路如图所示①以15个PF的电容负载代替10个TTL电路来计算tr、tf②输入V为的前一级的输出被认为是理想的输出，即：ViL=Vss,ViH=Vdd③计算电流时，负载为电流负载，有拉电流的灌电流。（1）CMOSN管（W/L）N的计算当输入为高电平时（Vi=Vdd）,N管导通后级TTL电路有较大的灌电流输入，此时（表示成对称形式）使方括号中的值和栅电容Cox及电子

3、迁移率un为最小值:IDSn=20mＡuN0=530Tox=7E-8Vto=0.7V=4.4Vi=5(2)CMOSP管（W/P）p的计算｜IoH｜<=20ｕＡ时有VoHmin=4.4Vtr=tf①以Ioh<=20ｕＡ时VoHmin=4.4V的条件计算最坏的情况下Vdd=4.5V,Vohmin=4.4v,Vtp=0.8V,经计算可得②tr=tp的条件计算：CMOS中所以αp=αn,2、输入级设计输入电平Vih可能为2.4V（1）拉管P2为了节省面积，同时又能使Vih较快上升，取(2)CMOS反向器的P1管此P1管应取内部基本反向器的尺寸（3）CMOS反相器的N管TTL的输出电平在0.4-2.

4、4之间V1*=ViLmax+Vihmin=1.4V式中βR=kn/kp,Vdd=5V,Vtn=0.7V,Vtp=-0.7V,Vi*=1.4V,βR=17.163、内部基本反相器中各MOS管尺寸的计算内部反相器的负载电容：①本级漏极的PN结电容Cpn②下级的栅电容Cc1③连线杂散电容CsCpn+Cc1=10CsCs:铝线宽5um,长100um，在场区上面，此铝线的电容为Cpn和Cl：N管其衬底是P型，所以NB=21016cm-3设结深Xi=0.5umR□=20Ω/□对于P管Cpn=而CC1可以由：Cc1=10Cs-Cpn求出。下面具体计算N管和P管的尺寸。N管单位尺寸电阻为，总电阻为，P管

5、单位尺寸电阻为，总电阻为。总电容C=Cpn+Cc1+Cs=Cpn+Cc1Cc1=(Wn+Wp)LCox=10Cs-aWnCpn对于P管：Cpn=aWna为有源区宽度，因为最小孔为3△*3△，孔与等晶栅的间距为2△，孔与有源区边界的间距为1△（1△=1.5um），所以a=6△=9um上升时间：tr=下降时间：tf=Wp=kWnWn==21um=14△Wp=kWn=46.5um=31△N管放大三倍4、内部逻辑门设计5、缓冲级的设计（1）输入缓冲级M2M1M3M1为输入级，M2为内部门，M3为缓冲器三输入与非门尺寸：M3负载的栅面积：M2负载的栅面积：扇出系数N=N=加入一级缓冲后，管子逐级放大

6、的尺寸为=2.597M3管子尺寸为=36△/2△内部反相器的尺寸为n2=21/3=14△/2△p2=46.5/3=31△/2△=79△/2△(2)输出缓冲级M2M1M0缓冲级M1的计算：由及N的值可得6、输入保护电路的设计二极管的有效面积取500m2.modelnmosnmos+Level=2Ld=3.0E-7Tox=225.00E-10+Nsub=2E+16Vto=0.7Kp=2.61E-05+Gamma=1.652Phi=0.73Uo=530.0+Uexp=0.104Ucrit=6E4Delta=8.0+Vmax=1E5Xj=5.0E-7Lambda=0.03+Nfs=4.55168

7、E+12Neff=3Nss=3.00E+10+Tpg=1.000Rsh=60Cgso=1.97E-10+Cgdo=1.97E-10Cj=4.2E-04Mj=0.5+Cjsw=1.E-10Mjsw=0.195.modelpmospmos+Level=2Ld=2.0E-7Tox=7.0E-8+Nsub=5.0E+15Vto=-0.7Kp=1.13E-05+Gamma=0.826Phi=0.66Uo=230+Uexp=0.15