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 4.2 反相器瞬态特性

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Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation cMos反相器 4.1cMos反相器的直流特性 4.2cMos反相器的瞬态特性 43CMos反相器的设计

2 CMOS反相器  4.1 CMOS反相器的直流特性  4.2 CMOS反相器的瞬态特性  4.3 CMOS反相器的设计 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation 直流特性和瞬态特性 直流特性有助于我们理解反相a PMOS res NMOS sat 器中器件的工作状态和电路的 nMos sat 噪声特性 MOS Sa ■瞬态特性,即输入信号随着时3 PMOS sat NMos res PMOS off 间变化过程中,输出信号的变 0.511.522.5 化情况 瞬态特性决定着电路的速度 0.9VOH 0.1oH

3 直流特性和瞬态特性  直流特性有助于我们理解反相 器中器件的工作状态和电路的 噪声特性  瞬态特性，即输入信号随着时 间变化过程中，输出信号的变 化情况  瞬态特性决定着电路的速度 Vo u t 0.5 1 1.5 2 2.5 V in 0.5 1 1.5 2 2.5 N M O S r e s P M O S o f f N M O S sa t P M OS sat N M O S o f f P M O S r es N M O S s at P M O S r es N M O S r es PM O S sat VOL VOH 0.9VOH 0.1VOH t f t r Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation 1、上升时间和下降时间 (1)出现上升/下降的原因 vin跳变(由0到1,或相反) OH vout不会立刻反相 (2) Issue:Vout不会立刻反相 的原因? (3)上升时间 rise-time/下降时 0. 9VOH 间 falll-time(tr/t的定义 0.1 上升时间:输出从逻辑摆幅的10% 10%变化到90% 下降时间:输出从逻辑摆幅的90% 90%变化到10

4 1、上升时间和下降时间 VOL VOH 0.9VOH 0.1VOH t f tr (1) 出现上升/下降的原因: Vin跳变(由0到1，或相反)， Vout不会立刻反相 (2) Issue：Vout不会立刻反相 的原因？ (3) 上升时间 rise-time/下降时 间 fall-time (tr/tf)的定义 上升时间: 输出从逻辑摆幅的10% 10％变化到90% 下降时间: 输出从逻辑摆幅的90% 90％变化到10% VDD Vin Vout 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 分析上升时间的等效电路 (1)物理思想: 通过PMoS对vout节点的电容充电 L DP (2)Ip是随输出变化的 Vout<=|Vp|,PMos在饱和区, VDD V。ut>|VTp|,PMoS在线性区 t=0

5 分析上升时间的等效电路 V DD CL t = 0 Vin DP out L I dt dV C  Vout = VDD Vin = 0 VDD (1) 物理思想： 通过PMOS对Vout节点的电容充电 (2) IDP是随输出变化的 Vout<=|VTP|, PMOS在饱和区， Vout>|VTP|, PMOS在线性区 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only