北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（数字集成电路原理与设计）chap4-1 第四章 CMOS单元电路 静态CMOS逻辑电路 4.4 与非门/或非门

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software ttp//www.foxitsoftware.comForevaluationonly 分析n输入与非门的直流特性 n个输入信号同步时的逻辑阈值 n K +VTp 1+n、1/K n个输入信号不同步时 忽略衬偏效应,有(n-1)种情况 n个输入信号只有1个输入变化 Vin/au 其余固定在高电平的逻辑阈值 最佳直流特性 NHM K DD + NLM NHM DD 1+√n/K K、/K

11 分析n输入与非门的直流特性 n个输入信号同步时的逻辑阈值 n个输入信号只有1个输入变化, 其余固定在高电平的逻辑阈值 TN r DD TP   n r 1 1 1 V n K V V V n K     TN r DD TP   1 r 1 V n K V V V n K     最佳直流特性 n个输入信号不同步时 忽略衬偏效应，有（n－1）种情况 V V NLM NHM  NLM 1 V V , V V V NHM DD n   3 2 N P K K n /  Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software ttp//www.foxitsoftware.comForevaluationonly 与非门/或非门 与非门的直流特性 与非门的瞬态特性 ■与非门的设计 或非门

12 与非门/或非门  与非门的直流特性  与非门的瞬态特性  与非门的设计  或非门 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software ttp//www.foxitsoftware.comForevaluationonly 二与非门瞬态特性 使用等效反相器方法分析 1.上升时间 ap-0.1 t,=T, 1.9-2ap (1-ap)22(1-ap) 0.1 最坏情况 K Peff P 2.下降时间 Cx-0.1 9-2a n KMLFKNIn f KNefrVDD

13 1. 上升时间   DDPeff L P P P P VK C r rrt                 1.0 29.1 )1(2 1 )1( 1.0 2 ln 2. 下降时间    DDNeff L N N N N VK C f ff t             1.0 29.1 )1(2 1 )1( 1.0 2 ln 使用等效反相器方法分析 最坏情况 KPeff =KP KNeff =KN/n 二 与非门瞬态特性 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software oftware.comForevaluationonly 传输延迟时间:阶跃输入 t=0 输入信号变化到输出信号变化50%的时间 1+2-2a P 2 P 取:1t=1(1=0)+12(2=0.5) +-Int K per (VDD-VTPDVDD-V7PI2 1) DD (1-a1)22(1-ap) n(3-4ap)

14 传输延迟时间：阶跃输入 )]43ln( )1(2 1 )1([ )]1 )(4 ln( 2 1 [ )( 2 P PP P r DD TPDD TPDD TP TPDDpeff L pLH V VV VV V VVK C t                输入信号变化到输出信号变化50％的时间    2 P 1 Pr 1 1       u t               2 P2 P r 2 1 21 ln 12 u u t    )5.0()0( 取：    ututt 2211r  VDD CL t = 0 Vin Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software ttp//www.foxitsoftware.comForevaluationonly 传输延迟:非阶跃输入近似 tphL t tpLh 等效反相器 用PMoS和NMos CL△FHL Tf 的等效导电因子 la I-CN CLAy PLH VLH 1-ap) tp ==Tr 2LK(1-aN)(1-an)

15 传输延迟：非阶跃输入近似     pHL pLH p L HL pHL f 2 av,HL N L LH pLH r 2 av,LH P 2 1 1 1 1 t t t C V t I C V t I                   p r 2 2 r N P 1 1 1 2 1 1 t K               等效反相器  用PMOS和NMOS 的等效导电因子 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only