大數(shù)電-4.7傳輸門基本特性

1第四章基本單元電路4.7傳輸門基本特性2

MOS傳輸門邏輯電路NMOS/PMOS傳輸門特性CMOS傳輸門特性NMOS傳輸門的電平恢復3

MOS傳輸門結(jié)構

NMOS傳輸門

PassTransistor

源、漏端不固定雙向?qū)–MOS傳輸門Transmission

GateNMOS,PMOS并聯(lián)源、漏端不固定柵極接相反信號兩管同時導通或截止CMOS反相器NMOS,PMOS串聯(lián)源端接固定電位、漏端輸出柵極接相同信號兩管輪流導通或截止4NMOS傳輸門傳輸高電平特性源端(G)(D)(s)Hints:VD=VG,器件始終處于飽和區(qū),直到截止Vin=VDD,Vc=VDD

5NMOS傳輸高電平輸出電壓：有閾值損失工作在飽和區(qū)，但是電流不恒定襯偏效應增加閾值損失減小電流低效傳輸高電平(電平質(zhì)量差，充電電流小)Vin=VDD,Vc=VDD，Vout＝VDD－Vth6NMOS傳輸門傳輸?shù)碗娖教匦月┒?G)(s)(D)Hints:器件先處于飽和區(qū)，后處于線性區(qū)（類似于CMOS反相器中的NMOS管）Vin=0,Vc=VDD

7NMOS傳輸?shù)碗娖捷敵鲭妷海簺]有閾值損失先工作在飽和區(qū)，后進入線形區(qū)沒有襯偏效應高效傳輸?shù)碗娖剑娖劫|(zhì)量好，充電電流大）Vin=0,Vc=VDD，Vout＝08NMOS傳輸高電平和低電平由于工作狀態(tài)不同，以及襯偏效應的影響NMOS傳輸高電平過程的等效電阻近似為傳輸?shù)碗娖綍r的2-3倍9PMOS傳輸門傳輸特性漏端(G)(s)(D)傳輸高電平情況傳輸?shù)碗娖角闆r器件先處于飽和區(qū)，后處于線性區(qū)器件始終處于飽和區(qū),直到截止10傳輸管（NMOS/PMOS傳輸門）結(jié)構簡單有閾值損失NMOS高效傳輸?shù)碗娖剑托鬏敻唠娖絇MOS載流子遷移率小，NMOS傳輸門應用更多11

MOS傳輸門邏輯電路NMOS/PMOS傳輸門特性CMOS傳輸門特性NMOS傳輸門的電平恢復12CMOS傳輸門傳輸高電平特性傳輸高電平分為3個階段：（1）NMOS和PMOS都飽和；（2）NMOS飽和,PMOS線性；（3）NMOS截止,PMOS線性。13CMOS傳輸門傳輸?shù)碗娖教匦?/p>

傳輸?shù)碗娖椒譃?個階段：（1）NMOS和PMOS都飽和；（2）NMOS線性,PMOS飽和；（3）NMOS線性,PMOS截止。14CMOS傳輸門直流電壓傳輸特性CLVVDDoutVin始終有一個器件是導通的，可以傳輸全擺幅的信號15

MOS傳輸門邏輯電路NMOS/PMOS傳輸門特性CMOS傳輸門特性NMOS傳輸門的電平恢復16NMOS傳輸高電平：閾值損失00.511.520.01.02.03.0Time[ns]Voltage

[V]xOutIn17NMOS傳輸門A=2.5VBC=2.5

VCLA=2.5VC=2.5VBM2M1Mn閾值損失相對于引入了早上，并引起靜態(tài)短路功耗可以采用CMOS傳輸門，但是結(jié)構復雜VBdoesnotpullupto2.5V,but2.5V-VTN18NMOS傳輸門:電平恢復器件M2M1MnMrOutABVDDVDDLevelRestorerX?優(yōu)點：輸出信號全擺幅?缺點：增加了X和out節(jié)點電容，X節(jié)點放電過程Mr和Mn競爭?折中方案：限制Mr電流19RestorerSizing01002003004005000.01.02.0W/Lr=1.0/0.25W/Lr=1.25/0.25W/Lr=1.50/0.25W/Lr=1.75/0.25Voltage[V]Time[ps]3.0電平恢復PMOS寬長比不能太大，否則電路無法工作Mr一般取最小尺寸L×L，這樣引入漏區(qū)電容最小如果前級NMOS傳輸門串聯(lián)級數(shù)較多，Mr甚至可以