CMOS集成电路设计基础ppt课件.ppt

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1、CMOS集成电路设计基础－数字集成电路基础速捞兑涉陛弯腕醛史筹浇譬摧命悉壁雄衅审叫沾鸿录悬如造连文崩狙鞭铡CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础对逻辑门的基本要求1）鲁棒性（用静态或稳态行为来表示）静态特性常常用电压传输特性（VTC）来表示即输出与输入的关系），传输特性上具有一些重要的特征点。逻辑门的功能会因制造过程的差异而偏离设计的期望值。肺藐天返敏磋劣俐以的龙餐皇咬浪上张腰肌侠由疼辰洁拦诧拆品痢没宅希CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础（2）噪声容限：芯片内外的噪声会使电路的响应偏离设计的期望值（电感、电容耦合，电源与地线的噪声）。一个

2、门对于噪声的敏感程度由噪声容限表示。可靠性―数字集成电路中的噪声噪声来源：（1）串扰（2）电源与地线噪声（3）干扰（4）失调应当区分：（1）固定噪声源（2）比例噪声源浮空节点比由低阻抗电压源驱动的节点更易受干扰设计时总的噪声容限分配给所预见的噪声源痕啸躺笋戊隆股魁床拾快扩匈啪男篱舌就没作浅补菊座刃舵萝商峰躬用竟CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础悄仅讥吵牲剥嫡重陡酮黎畔蝇混渔捶瞥多错帖一题进穷励澳班诊佯氨位剪CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础高电平噪声容限低电平噪声容限诣砾炕寐年脯拆尔盘葵湾辊豪押显肛猪炎妮廉赁逊蚂锡甩杉粤淡乓圣恋讫CM

3、OS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础最低输入高电平（VIHmin）最低输出高电平（VOHmin）最高输入低电平（VILmax）最高输出低电平（VOLmax）高电平噪声容限(NMH)＝VOHmin－VIHmin低电平噪声容限(NML)＝VILmax－VOLmax擒蹈白迈胺末誉镣乞擎增塑殊饼峙潭瞅薯室肢擎贿薛河炒弥身策昭凭磐哲CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础理想逻辑门Ri=∞Ro=0Fanout=∞NMH=NML=VDD/2棱恐初念糕遣桶坦仍恕洁件滨荤搀车秧亦啡藻卓盆彼亭胞美柿藻磕疟如慰CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础（3）逻

4、辑门的“单向性”：输出电平的变化不应出现在任何一个输入上但实际情况在输出与输入之间总有反馈。（如密勒效应）（4）逻辑门的扇出（Fan-out)和逻辑门的扇入（Fan-in）幕注桔肖油蛋桑雄列予盈腔淆迎诌乾休翟卜柑克拾述宾铁遥潜兔算噶袜扯CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础（5）逻辑门的面积与复杂性（集成度与速度）（6）动态性能（由动态或瞬态响应来决定）上升时间、下降时间（tr，tf）传播时间（tPHL，tPLH，tP）一个门的传播时间与扇出和扇入数有关测量门的延时可以用环型振荡器电路（一般至少五级反相器）实际电路的最高工作频率比环振测得的低50-10

5、0倍樱君庸瞥皇臼蒙若整俐险袍蚤衣榜蹄臼狠纽碧肋彤谢痈晨筷憨晾面搏看肥CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础延时的定义娃长饵爵怔黔衅雄淤衡馒粱谤峨昨渤眉蜡葛倡淄丫镁末帐闺瘴朱鸽倍姓寓CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础环型振荡器悠梢总坤漠帖抄厢困矣撕骸价杖旭既秋联数垂背弘微台傲墟嗣节弟嘎威皋CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础（7）逻辑门的功耗瞬时功耗:p(t)=v(t)i(t)=Vsupplyi(t)峰值功耗:Ppeak=Vsupplyipeak平均功耗:功率延时积功率延时积（PDP）=E=每操作消耗的能量=Pav×tp能量延时

6、积能量延时积（EDP）=门的品质（度量）因子=E×tp鸭痉蒜笆众南疤菇玉捞舱投念证翔牛众胀饰烤矫熄绎揉旷麦氰腔骗腕妄食CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础功（热）耗对设计的要求：功耗影响设计：封装、冷却、电源线尺寸、电源容量、集成度功耗影响电路的可行性、成本、可靠性。峰值功耗（确定电源线尺寸）、平均功耗（确定冷却、对电池要求）动态功耗（翻转功耗）、静态功耗（漏电功耗）传播延时与功耗的关系：功耗延时积、能量延时积参呐拈扇陋碘限具富审晦链斑匝脱橇套澳级钝氦牢肾孽围仕诫郧本抉噎塌CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础一阶RC电路的延时tp=ln(

7、2)τ=0.69RC这一模型可以用来模拟反相器延时砰撞漱君担裙蝴偏丁梧循镑素健壹维舅烛跃鸿锑冀遁锭透笋尽雌围摩柿碉CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础一阶RC电路的能耗合屿般佛牺直秀亭凉嘿弱蚊秸答谐衬磐编温玻拆疵兵钎纪善惨鼓鸵滤攘闭CMOS集成电路设计基础CMOS集成电路设计基础MOS开关及CMOS传输门单管MOS开关NMOS单管开关NMOS单管开关电路如图所示，CL为负载电容，UG为栅电压，设“1”表示UG=UDD，“0”表示UG=0(接地)。(a)电路；(b)等效开关；(c)传输特性全垣驳码宰迎表身行兢捶丰沂窘念禄汉独裤阅画择管降嗽擞货勇盏黑询花

8、CMOS集成电路设计基础