[工学]第九章 MOS集成电路1.ppt

* * * * 三、噪容 VO 0 V* Vi VNMLM VNMHM Vi=VO 1、指定噪容:根据使用和电路工作要求预先给出临界高低电平 2、最大噪容：VNMHM=VOH－V? VNMLM=V?－VOL 3、最佳噪容v ?=1/2 判断传输特性好坏的标准： 1、逻辑摆幅大 2、状态转换区陡，垂直 3、噪容大 * 四、功耗特性 反相器的功耗由三部分组成： 静态功耗Pc＋瞬态功耗P动＋交变功耗Pt 动态功耗：输入为连续脉冲时 * 1、静态功耗Pc： CMOS倒相器静态时总有一个管子导通，另一个截止，故Pc极低，它由电路中所有Pn结漏电流和表面漏电流形成。主要与三个因素有关： ①集成度↑ 寄生二极管多 Pc↑ ②芯片面积↑ 寄生二极管的结面积↑ I漏↑ Pc↑ ③温度↑ I漏↑ Pc↑ * 2、瞬态功耗P动： 对于CMOS，其静态功耗很小，所以要重点考虑动态功耗。 当反相器输入为理想阶跃波时，对负载电容和寄生电容充放电所消耗的功耗称为瞬态功耗 VDD ● ● Ip In ● ● Vo Ic CL Vi t t t Vi IicI Ip IN Ip IN 充 放 充 放 * 3、交变功耗Pt 输入为非理想阶跃波时，在反相器处于输入波形上升沿或下降沿的瞬间，负载管和驱动管会同时导通，由此引起的功耗称为交变功耗。 如对CMOS倒相器输入一非阶跃信号： 当VTNViVDD＋VTP时，TP、TN同时导通，这时有一股电流I’从电源通过TP、TN流到地，产生交变功耗Pt Vi VDD VDD＋VTP VTN 0 I‘ t * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第9章 MOS集成电路 * 内容提要 9.1 MOS IC的主要特点 9.2 MOS 倒相器 9.3 饱和负载E／EMOS倒相器 9.4 E/D MOS倒相器 9.5 CMOS IC 9.6 MOS工艺 9.7 版图举例 * 9-1 MOS IC的主要特点 一、 MOSFET的主要特点 1、MOSFET是电压控制元件－－功耗小 2、MOSFET之间自然隔离－－工艺更简单，面积可以做得更小 3、可以多层布线－－便于元件的紧凑排列和版图的布局设计 4、单元面积小－－组成基本逻辑门电路和触发器等所用的MOS管较少，因此，完成一定逻辑功能的电路所占的芯片面积小，特别适和大规模集成。 * 二、NMOS的特点 1、μnμp，速度快 2、VTn较低，VDD小，易于与双极型电路匹配 3、工艺复杂，问世较PMOS晚 随着工艺水平的不断提高，NMOS电路得到了广泛应用。我们也只讨论NMOS，所以除CMOS外，不再标出符号中的衬底电极 * 三、分析方法的特点 1、多子器件：瞬态分析时主要考虑电容的充放电，无少子存贮效应 2、压控器件：主要是电容负载问题 * 9-2 MOS 倒相器 倒相器是MOSIC中最基本的单元电路，输入管总是EMOS。因为EMOS在0输入下保持截止，不需要额外的电压偏置电路。前级输出电平的范围与后级要求的输入电平范围是一致的，故前后级可以直接连接，使电路简化。 * 一、一般形式： ● ● Vi VDD Vo 负载元件 驱动元件 （输入管） (a) （b） （c） Vi Vo * 二、分类： ①根据负载分类 电阻负载倒相器（E/R） 增强负载倒相器（E/E） 耗尽负载倒相器（E/D） 互补负载倒相器（CMOS） * ②按负载与输入管之间的关系分类 有比反相器 无比反相器 ● ● VOH VDD VoL REL RON 输入高电平时，TI导通，其导通电阻为RON，REL为负载的等效电阻 那么： 为了保证VOL足够低，RON