《清华大学VLSI》PPT课件

《《清华大学VLSI》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2021/9/201第四章逻辑设计技术2021/9/202第一节MOS管的串、并联特性晶体管的驱动能力是用其导电因子β来表示的，β值越大，其驱动能力越强。多个管子的串、并情况下，其等效导电因子应如何推导？一、两管串联：2021/9/203设：Vt相同，工作在线性区。将上式代入（1）得：由等效管得：2021/9/204比较（3）（4）得：同理可推出N个管子串联使用时，其等效增益因子为：2021/9/205二、两管并联：同理可证，N个Vt相等的管子并联使用时：2021/9/206第二节各种逻辑门的实现一、与非门：2021/9/207与非

2、门电路的驱动能力在一个组合逻辑电路中，为了使各种组合门电路之间能够很好地匹配，各个逻辑门的驱动能力都要与标准反相器相当。即在最坏工作条件下，各个逻辑门的驱动能力要与标准反相器的特性相同。设：标准反相器的导电因子为βn=βp，逻辑门：βn1=βn2=β’nβp1=βp2=β’p2021/9/208（1）a，b=1，1时，下拉管的等效导电因子：βeffn=β’n/2（2）a，b=0，0时，上拉管的等效导电因子：βeffp=2β’p（3）a，b=1，0或0，1时，上拉管的等效导电因子：βeffp=β’p综合以上情况，在最坏的工作情况下，即

3、：（1）、（3），应使：βeffp=β’p=βpβeffn=β’n/2=βn即要求p管的沟道宽度比n管大1.25倍以上。2021/9/209二、或非门：2021/9/2010(1)当a，b=0，0时，上拉管的等效导电因子：βeffp=β’p/2(2)当a，b=1，1时，下拉管的等效导电因子：βeffn=2β’n(3)当a，b=1，0或0，1时，下拉管的等效导电因子：βeffn=β’n综合以上情况，在最坏的工作情况下，即：（1）、（3），应使：βeffp=β’p/2=βpβeffn=β’n=βn即：β’p=2β’n所以W’p/W’n=

4、2μn/μp≈22.5=5即要求p管的宽度要比n管宽度大5倍才行。2021/9/2011三、CMOS与或非门:2021/9/2012(1)a,b,c,d=0,0,0,0时：βeffp=β’p(2)a,b,c,d=1,1,1,1时：βeffn=β’n(3)a,b,c,d有一个为1时：βeffp=2β’p/3(4)a,b,c,d=1,1,0,0或a,b,c,d=0,0,1,1时：βeffn=β’n/2(5)a,b,c,d=0,1,0,1或1,0,1,0或0,1,1,0或1,0,0,1时：βeffp=β’p/2综合以上情况，在最坏的工作

5、情况下，即：（4）、（5），应使：βeffp=β’p/2=βpβeffn=β’n/2=βn则：W’p/W’n=μn/μp≈2.52021/9/2013四、CMOS传输门（1）单管传输门一个MOS管可以作为一个开关使用，电路中Cl是其负载电容。当Vg=0时，T截止，相当于开关断开。当Vg=1时，T导通，相当于开关合上。2021/9/2014Vi〈Vg-Vt时：输入端处于开启状态，设初始时Vo=0，则Vi刚加上时，输出端也处于开启状态，MOS管导通，沟道电流对负载电容Cl充电，至Vo=Vi。Vi≥Vg-Vt时：输入沟道被夹断，设初使Vo

6、〈Vg-Vt，则Vi刚加上时，输出端导通，沟道电流对Cl充电，随着Vo的上升，沟道电流逐渐减小，当Vo=Vg-Vt时，输出端也夹断，MOS管截止，Vo保持Vg-Vt不变。综上所述：Vg

7、压Vgn与PMOS管的栅压Vgp极性相反。Vgp=1，Vgn=0时：双管截止，相当于开关断开；Vgp=0，vgn=1时：双管有下列三种工作状态：Vi

8、Vtp

9、P管截止Vi通过n管对Cl充电至：Vo=ViViVgp+

10、Vtp

11、P管导通Vi通过双管对Cl充电至：Vo=ViVi>Vgn+VtnN管截止，Vi>Vgp+

12、Vtp

13、P管导通Vi通过P管对Cl充电至：Vo=Vi通过上述分析，CMOS传输门是较理想的开关，它可将信号无损地传输到输出端。2021/9/2017五、

14、异或门与同或门（1）异或门：2021/9/2018简化的电路：T1，T2组成一个标准反相器，T3，T4组成CMOS传输门，T5，T6是一个特殊的CMOS反相器。2021/9/2019（1）当B=1时，传输门断开，特殊反相器工作：（2）