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

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software tp://www.foxitsoftware.comForevaluationonly 推导上升时间 0,fPo (a)充电电流的变化 b)输出电平的变化 1T=mPMo饱和\C(-m-Fm) d 归一化 du KpVD 积分求解 P da 2)Jout>- P PMOS线性 P u-d P 积分求解 1+l2-2cp P 上升时间 t1=t1(l1=0.1)+t2(2=09)

6 推导上升时间 )1  VV TPout )2  VV TPout PMOS饱和  2 DDTPP out L 0 d d VVK t V C    DDP L r 2 P r ,1 1 d d VK C t u    归一化 积分求解    2 P 1 Pr 1 1       u t PMOS线性      2 P 2 P r 1 1 d d   u  t u 积分求解               2 P2 P r 2 1 21 ln 12 u u t    上升时间 )9.0()1.0( 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 Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation 上升过程充电电流的变化 09 Vout/ au */a a)充电电流的变化 b)输出电平的变化 0.1 1.9-2a Issue (1-ap 0.1 公式适用范围 0.1<aP≤0.9 r K DD

7 上升过程充电电流的变化   DDP L P P P P VK C r rrt                 1.0 29.1 )1(2 1 )1( 1.0 2 ln Issue： 公式适用范围 0.1 0.9   P 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 分析下降时间的等效电路 (1)与上升电路类似的分析: 通过NMos对vout节点的 电容放电 out C (2) Issue:IDN的计算? vout> Von-VTH NMOS饱和; vut< VDp-VIN NMOS线性 1.9-2a 1 0.1 Kuk NIDD 0.1≤aN≤09

8 分析下降时间的等效电路 CL t = 0 Vin Vout DN out L I dt dV C      DDN L f N N N N ff VK C t                            , 1.0 29.1 ln 12 1 1 1.0 2 (1) 与上升电路类似的分析： 通过NMOS对Vout节点的 电容放电 (2) Issue：IDN的计算？ Vout>VDD-VTN NMOS饱和； Vout<VDD-VTN NMOS线性 0.1 0.9    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 2、反相器的传输延迟时间 电路的工作速度取决于 传输延迟时间 输入信号变化50%到 输出信号变化50%的 时间 Lout Vor ■根据输出信号情况,分o 为上升延迟和下降延迟 时间 1o It 12 I3

9 2、反相器的传输延迟时间  电路的工作速度取决于 传输延迟时间  输入信号变化50％到 输出信号变化50％的 时间  根据输出信号情况，分 为上升延迟和下降延迟 时间 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 阶跃输入:上升延迟: 0,fPo (a)充电电流的变化 b)输出电平的变化 Iam<=- IP PMOS饱和CL dv K(0 dt DD 归一化 du KpVD 积分求解 P da 2)Jout>- P PMOS线性 P u-d P 积分求解 1+l2-2cp 上升延迟时间 t1=1(l1=0)+t2(2=0.5)

10 阶跃输入:上升延迟 )1  VV TPout )2  VV TPout PMOS饱和  2 DDTPP out L 0 d d VVK t V C    DDP L r 2 P r ,1 1 d d VK C t u    归一化 积分求解    2 P 1 Pr 1 1       u t PMOS线性      2 P 2 P r 1 1 d d   u  t u 积分求解               2 P2 P r 2 1 21 ln 12 u u t    上升延迟时间 )5.0()0( ututt 2211r  Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only