西工大數(shù)字集成電路實(shí)驗(yàn)報告數(shù)集實(shí)驗(yàn)2(1)

1、一、分析電路，解答下面的問題KL = 75 kOhmVoutVinMl W/L = 1.5/0,51. 這個電路是不是反相器，為什么？該門屬于有比邏輯，還是無比邏輯，為什么？是。因?yàn)楫?dāng)Vin二1時，下拉網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)通，Vout=0；當(dāng)Vin二0時,Ml截止，Vout經(jīng)RL充電至1,所以是反相器。有比邏輯。因?yàn)樯侠W(wǎng)絡(luò)始終導(dǎo)通，所以當(dāng)下拉網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)通時存在競爭，所以是有比邏輯。2. 計(jì)算出這個電路的VoH Vol及Wh Ml。（計(jì)算可先排除速度飽和的可能）VirFO 時，Voh=2. 5VVir2. 5時，假設(shè)NMOS工作在臨界飽和區(qū):Id =K /2x（Xn-）2 niD =7.39xl0A= 2.5

2、043= 2.07V這樣的話根據(jù)2.5 = Idi%+V址=Idi=5.73x10AId】Id,器件實(shí)際工作在線性區(qū)WV*Id=K-號2.5 =収 +%Lyn = 2-5vW -將 K =115x10三=15/0.5 , % =0.43 Rl = 75koliiiifA：入解得:=0. 04633VVman*IItI *w a4hi MatII由圖得：Voh=2.5V, Vol=0.0356V.當(dāng)時，NMOS工作在飽和區(qū)Ic=K一)22-5 = IoRt +5反相器閾值電壓Vm =J=J =0. 7932此時gtWinyt = 25-12937504-0.43)2,0 = = 2.5-25.8

3、7504-0.4 3) = -6.897乞百=Vm 十黑= 0.9082lglV =V -Vqh Vm =0.545lgl-e-t * I4-fe二co&fl tI4I4J W * W * 11 X I *4 - I i Illi 由圖得：V,h=0.881V, V,l=0.0378V.SP文件:.TITLE 1.2UM CMOS INVERTER op tions p robe options tnom=25options ingold=2 limpts=30000 method=gear .options lvltim=2 imax=20 gmindc=l-0e-12 .protectJi

4、bC:syno psyscmos25_level49ib TT unp rotect .global vddMnout inOO NMOS W=L5u L=0.5u * (工藝中要求尺寸最大 O.Su )RL OUTVDD 75kVDD VDD 0 2.5VVININOO DC VIN0 2.5V OAVopProbe dev(out)end3. 分析電路噪聲容限。計(jì)算NMh（高電平噪聲容限）和NMl（低電平噪聲容限）,并使用HSPICE畫出反相器的VTC曲線。NMh=Voh-V,h=L619VNMl= V,l- Vol=0-0022V汁SP文件:.TITLE L2UM CMOS INVERT

5、ER .options p robe options tnom=25 options ingold=2 limpts=30000 method=gear .options lvltim=2 imax=20 gminclc=l-0e-12 .protectibCsynopsyscmos25Jevel49Jib TT unp rotect .global vddMnoutinOO NMOS W=1.5u L=0.5u * （工藝中要求尺寸最大 O.Su ）RLOUTVDD 75kVDD VDD 0 2.5VVIN IN 0 0 DC VIN0 2.5V O.IVop Probe dev(out)

6、.end4. 使用 HSPICE 畫 fiS RL=35k, 75K, ：L50k 三種情況下的 VTC。LI （從左到右依次為RL=150k,75k, 35k）VVVIIijii!-L,tt mIw o bO - * to i LHttt V n blI tI vaim az rriI41 一i1fii. *i,l i1I 4ii.沖*丄一SP文件: .TITLE L2UM CMOS INVERTER options probeoptions tnom=25 .options ingold=2 limpts=30000 method=gear .options lvltim=2 imax=2

7、0 gmindc=1.0e-12 .protectJibC:syno psyscmos25e/el49lib TT unp rotect.global vddMn out in 0 0 NMOS W=L5u L=05uRL VDD OUT 75kVDD VDD0 2.5VVININOO DC VIN0 2.5V O1VP robe V(out) Probe V(in) .alter .TITLE Exercise 2.1 RL = 150kRLVdd out 150k .alter .TITLE Exercise Z1 RL = 35kRLVdd out 35k .end5.分別計(jì)算VizO,

8、 2.52時電路消耗的功率。Vjn二0 時，P二0V,n=2.5V 時。Id=P=Vdd*Id=8.18*105w6.比較各種RL情況下的VTC, VoH Vol及Wh %有怎樣的變化。隨著電阻增人，保持不變，越來越小。百越來越小， 越來越小7.高阻抗負(fù)載和低阻抗負(fù)載所產(chǎn)生的VTC曲線，哪個更理想?低阻抗負(fù)載更理想二、分析下面電路，并解決問題。2.5 V RL 75 kOhmVinMl W/L = 1.5/0.5Vout3pF1訃算tPHL, tPLH及tP。（輸入為理想階躍，考慮速度飽和）百二2.5V時，Dsat=k Y(Vdd-Vt)Vdsat-Vdast/2)= 115xWx x (2.

9、5-0.43)x0.63-0.63/2)= 1.417xlO-AQ I JrQ0 Vr隔蔦 pQ 尹ddrM7；H)Y%26x2.5)“.17xl02tpHL =0.69隔21 =0.69xl.l7x lOxSx 10M.42x 10S tpLH = 0.69R1C1 =0.69x75x 10x3x l0-=1.55x lOs t tpTtpHL _ 0.242+M7 屈Qio-SP 22 2.上升延遲和下降延遲相同嗎？解釋為什么有這樣的結(jié)果。上升延遲和下降延遲不相同。因?yàn)橄陆笛豊管導(dǎo)通與上升沿導(dǎo)通 時的電阻相差比較大。N管輸出下拉的能力明顯更強(qiáng)。3.訃算電路的靜態(tài)功耗（Vin二0z, Vin

10、=2.5v）o當(dāng)二0時，Pi=0R =XldlDsat=2-5xl.417xl0=3.541.417xl0W 4.訃算電路動態(tài)功耗，假定門電路的輸入信號為合理的最高頻率。12.2M, 0.225mWh 二 CiXjf；喚=3x10x2.52x5.6x12 =0.105x10W5. 對2的結(jié)果進(jìn)行仿真驗(yàn)證。（tran仿真；輸入加脈沖，上升和卞降vvrvii a 91 t-w U!i IT Otvm 廠 Pt. cp tilCorwit rC 2S uI!*! a勺！CwrU N IH-OK m BH-oai,小COTV-I一-/ .丄1 J * * * 一-1i+ i 亠！TI4irt*Iton

11、MIMQiij oim* * tphl二 tplh=transient analysis5.9347E-09 tar薩 L0108E-051.5313E-07 tar滬 1.52&1E-05tnonFtrig二 trig-25.000 tenfp= 25.0001. 0103E-051. 5107E-05* job concluded由圖得：tpHL=5.9347-s; tpLH=1.5313-sSP文件:.TITLE L2UM CMOS INVERTER op tions p robe options tnom=25 options ingold=2 limpts=30000 method=

12、gearoptions lvltim=2 imax=20 gmindc=l-0e-12 .protectJibC:syno psYscmos25evel49ib TT unp rotect .global vddMnout inOO NMOS W=L5u L=0.5u * (工藝中要求尺寸最大05u )RL OUTVDD 75kCLOUT 0 3pVDD VDD 0 2.5VVin in 0 PULSE(0 2.5v lOOn 5n 5n 5u lOu) TRAN In 30u measure tran TPHL trig v(in) val=1.25 td=ln rise=2 targ v(out) +val=L25 td=ln fall=2 .measure tran TPLH trig v(in) val=1.25 td=ln fall targ v(out) +val=1.25 td=ln rise=2 P robe V(out)Probe