集成电路设计基础作业解答(8～12).doc

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1、第八次作业：1、求N＋硅NMOS晶体管的阈值电压和体因子K。设tOX=0.1um，NA＝3×1018/cm3。多晶硅栅掺杂浓度ND＝1020/cm3。氧化层和硅界面处单位面积的正离子电荷为1010cm-3解答：（1）P型衬底体因子，其中。计算可得（2）VT有三部分组成：a、平带电压VFB；由两部分组成。其中为栅多晶硅和体硅的功函数差；Qox为界面电荷；b、降落在栅氧上的电压；其中c、半导体表面势。所以得到带入相应数值得到当没有衬底偏置效应时（VSB＝0）阈值电压为Vth＝28.9V阈值电压的通式为：评注：这个的数字很不正常，一般电路中MO

2、S器件的阈值电压只有0.7～0.8V左右。体效应系数只有0.3左右。产生这些偏差的原因是衬底浓度太高（3e1018）。一般的衬底浓度只有1015～1016量级第九次作业：7.1已知一自举反相器如图题7.1所示，其负载管的W/L＝2，设其他参数委VT=0.7，VDD=5V，k’=1×10-5A/V2,忽略衬底偏置效应。（1）、当VIH=VDD时，欲使VOL=0.3V，驱动管应取何尺寸？（2）、设C0=0，作自举负载的动态负载线。（3）、设C0/Cb=1/4，重复（2），比较与（2）的不同，并分析其原因解答：（1）当输入高电平VIH=VDD时

3、,MD管处于线性导通，ML处于饱和导通，V0输出低电位VOL。大部分电压降落在ML管上。VO电位由ML和MD共同决定。ML：………………………………①MD：…………②其中VOL＝0.3V，则①②联立可以求得驱动管的宽长比为（2）当C0＝0时，假设输入由高电平转为低电平，输出由低电平转为高电平。由于受自举电容Cb的作用，负载管的栅极电压会随着输出电压的升高而升高，且能同时保证负载管处在开启状态（VCb>VT）。随着Vo电位的升高，负载管由饱和状态转为线性导通状态。整个过程中，电源一直通过ML管给负载电容CL充电直到电容电位达到VDD为止（若

4、电容电位没有达到VDD，则ML管会因为存在导通电流继续充电）。因为C0=0时，由于VGL与Vo同步，所以负载线成线性。如下图所示：红色的就是动态负载线IDSVDS（3）、当C0/Cb=1/4时，η＝80％。，由于VGL与Vo不同步，所以负载线不成线性关系。如下图所示IDSVDS第十次作业：7.3有两个E/DNMOS反相器的驱动管的参数与尺寸完全相同，负载管的饱和电流为0.1mA，但负载管的开启电压与尺寸各不相同，设反相器A的开启电压为-4V，反相器B的开启电压为-2V，已知k’=1×10-5A/V2，VDD=5V.。(1)比较两个反相器的

5、上升时间和沟道面积（设最小沟道长度和宽度为Lmin=Wmin=H）(2)设驱动管的开启电压为1V，电路的逻辑低电平为0.5V，求驱动管的宽长比（W/L）解答：E/DNMOS反相器的电路如右图所示（1）关于沟道面积：因为饱和电流相同，则A负载管和B负载管有如下关系：，从而可得到再根据饱和电流为1mA，则有，可得到，W(A)=H,L(A)=1.6H，W(B)＝2.5H，L(B)＝H所以有关于上升时间：反相器的上升时间主要取决于负载电容大小和负载管的充电电流大小。而充电电流分为两个阶段：负载管以饱和电流的充电过程以及负载管处于线性区下的充电过程

6、。因为负载管B的饱和电流充电时间较长，线性区电流充电时间较短。所以B管的上升时间较短。（2）E/DNMOS反相器是一个有比反相器，输出的低电平取决于驱动管导通的时候负载管和驱动管的VDS关系。输出低电平时，负载管处于饱和，驱动管处于线性。两个管子有如下电流电压关系……………………①……………………………②……………………③解上面三个方程得到驱动管的宽长比为2.677.4CMOS反相器的设计指标如下所示：试计算负载管（P管）和驱动管（N管）的W/L和辞反相器的动态功耗提示：为了保证最高工作频率为1MHz，可以取上升和下降时间都是300ns。

7、解答：根据上面给出的参数可以求出栅氧电容从而有，因为…………………………①…………………………②………………………………………………③根据三面三个式子可以求得n管和p管的宽长比分别为反相器的动态功耗，则其中当Vin=VDD/2时，I取得最大值。带入得到第十一次作业：8.1输入为A、B、C，输出为。（1）用与非－与非逻辑实现，并画出逻辑图及NMOS电路图。（2）将函数Y化为或与形式，用或非－或非逻辑实现，画出逻辑图及NMOS电路图（3）上述（1）（2）方案均需三级逻辑门（三次“非”），试改为只含两级逻辑门的方案并画出逻辑图及NMOS电路图。

8、解答：(1)&1&1&逻辑图电路图(2)≥11≥1≥11逻辑图电路图（3）直接化成与或非的形式11&≥1逻辑图第十二次：解答：（1）、此电路实现功能分析：M1,M2管组成A的非门；M6,M7,