集成電路基礎(chǔ)-1cmos邏輯設(shè)計(jì)入門

集第2CMOS1本章2本章參JohnWiley&Sons,Inc.,2002.Chapters中譯本：周潤德版社，2004.1。第23開關(guān)與邏 高電平有效開 有效

4開關(guān)與邏 低電平有效開低電 有效

5開關(guān)與邏 開關(guān)→邏開關(guān)串聯(lián)可實(shí)開關(guān)并聯(lián)可實(shí)高電平有效時的邏輯關(guān)系僅當(dāng)控制電平為高時低電平有效時的邏輯關(guān)系僅當(dāng)控制電平為低時6開關(guān)與邏 開關(guān)→非基于開關(guān)的非門 基于MUX的非門7 什么是Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect8 類型及符 n溝道增強(qiáng)

n

9 MOSFET作為開

非理|VT|導(dǎo)通時有電阻

導(dǎo)通電|VGS|< |VGS|>

閾值 nFET開關(guān)與pFET

低電效柵源電壓閾值電壓VTn=.～2.2 傳輸2.2 邏輯與電壓的邏輯0：電路最低電壓，0V（或nFETVDD（理想nFET：0→VTn（不理想pFET：0（理想2.2 為什么要用送邏輯0（電平0V），能同時傳送強(qiáng)邏輯1和強(qiáng)邏輯 基本邏

基本構(gòu)Complementary

一般CMOS邏輯高電平輸

低電平輸 基本邏

反相器:邏輯f(x)NOT(x) 真值 基本邏

反相器:CMOS 基本邏

反相器:開關(guān)

VOH=V VOL=Vin= Vin= 基本邏

或非門:邏輯邏輯符 真值卡諾 工作狀態(tài) 基本邏

或非門:FET(anFET并聯(lián)實(shí)現(xiàn)或（低電平有效

pFET串聯(lián)實(shí)現(xiàn)（高電平有效 基本邏

或非門:CMOS(a 基本邏

或非門:CMOS2輸入或

p串n

3輸入或非 基本邏

或非門:不同的電路 基本邏

與非門:邏輯邏輯符 真值卡諾 工作狀態(tài) 基本邏

與非門:FETnFET串聯(lián)實(shí)現(xiàn)與（低電平有效

pFET并聯(lián)實(shí)現(xiàn)與（高電平有效 基本邏

與非門:CMOS 基本邏

與非門:電路2輸入與

n串p

3輸入或 基本邏

與非門:不同的電路 組合邏

設(shè)計(jì)目包含的門數(shù)及管數(shù)盡可能門的連接關(guān)系盡量多用反相門（NAND、NOR等），少用同相（AND、OR等減 面積→降 成 縮短互連線→提高傳輸 組合邏

實(shí)例F(a,b,c)a(b 組合邏

實(shí)例F(a,b,c)a(bc)[a(bc)]1[a(bc)] 組合邏

實(shí)例 組合邏

與或非門:FETAnd-Or-與或非X(a,b,c,d)(ab)(cd

用nFETX0[(ab)(cd用pFETX1[(ab)(cd出高電 組合邏

與或非門:CMOS 組合邏

或與非門:FET或與非Y(a,b,e,f)(ae)(bf

用nFETX0[(ae)(bf用pFETX1[(ae)(bf 組合邏

或與非門:CMOS 組合邏

反相小圈前移動反相小圈－實(shí)現(xiàn)“與”、“非”變1xy1x

1xy1x

組合邏

異或門功 當(dāng)且僅當(dāng)全部輸入相時輸出為0，否則為 真值

電路

a 符等效表達(dá)邏輯表達(dá) 組合邏

異或非門功 當(dāng)且僅當(dāng)輸入全部相等輸出為1，否則為真值

電路符等效表達(dá)邏輯表達(dá) 標(biāo)準(zhǔn)AOI/OAI門:構(gòu)第1個與門有3個輸入

有1個輸入端直接第2級或門第2個與門有2個輸 標(biāo)準(zhǔn)AOI/OAI門:應(yīng)AOI22

由

（no 構(gòu)構(gòu)1個nFET和1個pFET電 共源（輸入）、共漏（輸出nFET由信號s控制，pFETs功性能良好的開s=0時，兩個FET均截止，輸入與輸出y無關(guān)符 s=1時，兩個FET均導(dǎo)通，輸x=輸出 特雙向?qū)▊鬏斎秶?電平由nFET傳輸，1電平由pFET缺要求有兩個必須有一個反相器將s 多路選擇器:2選控控制輸入輸輸出 多路選擇器:4選

6個晶體

異或門/異或非門:實(shí)現(xiàn)方式

4個晶體

或用CMOS對構(gòu)造或門（6管=時，TG導(dǎo)通，pFET==時，TG

傳輸

時鐘控制傳輸門 傳輸

時鐘控制傳輸門TG級

邏輯電路

TG級

邏輯電路

TG級

abb abb a(bc)(ab)(aa(bc)(ab)(a

a0aaa

a1aaa‘Dem