集成電路設(shè)計基礎(chǔ)：06 Mos3

1、Chapter3 CMOS IC有比反相器的弱點：1、直流功耗大：當(dāng)ViVOH時，TL和TI同時導(dǎo)通，功耗大2、兩個元件相互依賴：要使VOL， R要足夠大，兩個元件不能獨立選取3、輸出波形上升沿和下降沿很不對稱 前面講驅(qū)動門時提到了使兩個元件交替導(dǎo)通，CMOS也是基于這種想法，兩個元件交替導(dǎo)通就可解決以上三個弱點。（C是互補的意思）31 CMOS倒相器一、工作原理： CMOS倒相器由一對互補的MOSFET組成，P管和N管互補對稱。VDDVi G D VOVGSPVDSPVDSNVGSNIpIN S S 兩個柵級作輸入端 兩個漏極 出 Vi“1” TN導(dǎo)通 Tp截止 Vo“0” Vo“0” Tp

2、導(dǎo)通 TN截止 Vo“1” 總有一個管子截止，靜態(tài)功耗小P管N管二、直流傳輸特性 電流方程：VDDVi G D VOVGSPVDSPVGSNIpIN S SP管N管畫出電壓傳輸曲線并分區(qū),分區(qū)線是Vi-VTN=VO, Vi-VTP=VO, Vi=VTN, Vi=VDD+VTP，分成5個區(qū) VDD VO 0Tp非TN截 Tp 飽TN 飽TN非 TP截ViVTNVOViVTPVO VTN V* VDDVTP VDD Vi靜態(tài)時I=0，狀態(tài)轉(zhuǎn)換時有電流脈沖通過區(qū)：VO VDD，TN管截止區(qū)：TN飽和，TP非飽和 14區(qū)：均飽和 13區(qū)：TN非飽和，TP飽和 23區(qū)：TP截止 VO 0三、噪容VO0

3、V* ViVNMLM VNMHMVi=VO1、指定噪容:根據(jù)使用和電路工作要求預(yù)先給出臨界高低電平2、最大噪容：VNMHM=VOHV VNMLM=VVOL3、最佳噪容v =1/2判斷傳輸特性好壞的標(biāo)準(zhǔn)：1、邏輯擺幅大2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)陡，垂直3、噪容大四、瞬態(tài)特性50導(dǎo)通延遲時間 50tPHL90 50 10 tf下降時間截止延遲時間tPLHtr上升時間 90 50 10VDDIpInVoIcCLVi五、功耗特性反相器的功耗由三部分組成： 靜態(tài)功耗Pc瞬態(tài)功耗P動交變功耗Pt動態(tài)功耗：輸入為連續(xù)脈沖時1、靜態(tài)功耗Pc： CMOS倒相器靜態(tài)時總有一個管子導(dǎo)通，另一個截止，故Pc極低，它由電路中所有P

4、n結(jié)漏電流和表面漏電流形成。主要與三個因素有關(guān)： 集成度 寄生二極管多 Pc 芯片面積 寄生二極管的結(jié)面積 I漏 Pc 溫度 I漏 Pc2、瞬態(tài)功耗P動： 前面講nMOS的功耗時，由于其靜態(tài)功耗大，故把動態(tài)功耗忽略不計。而對于CMOS，其靜態(tài)功耗很小，所以要重點考慮動態(tài)功耗。 當(dāng)反相器輸入為理想階躍波時，對負(fù)載電容和寄生電容充放電所消耗的功耗稱為瞬態(tài)功耗VDDIpInVoIcCLVitttViIicIIp IN Ip IN 充 放 充 放3、交變功耗Pt 輸入為非理想階躍波時，在反相器處于輸入波形上升沿或下降沿的瞬間，負(fù)載管和驅(qū)動管會同時導(dǎo)通，由此引起的功耗稱為交變功耗。 如對CMOS倒相器輸入一非階躍信號： 當(dāng)VTNViVDDVTP