[工学]chapter 9 CMOS逻辑电路的高级技术.ppt

第9章 COMS逻辑电路 的高级技术 本章概要 镜像电路 ?? C2MOS ?? 准nMOS电路 ?? 动态CMOS电路 ?? 多米诺逻辑 ?? 双轨逻辑电路 ?? CMOS逻辑电路的比较 9.1 概述 静态CMOS与动态CMOS 静态CMOS逻辑电路 ?? 输出-输入逻辑关系与时间无关(开关过渡期除外） ?? 利用晶体管的串-并联组合实现逻辑 ?? 晶体管数多（n个扇入需要2n个管子，n个NMOS，n个 PMOS），占用面积大 ?? 速度较慢 ?? 功耗较小 动态CMOS逻辑电路 ?? 输出-输入逻辑关系与时间有关 ?? 利用时钟和MOSFET的电荷存储特性实现逻辑 ?? 晶体管数少（n个扇入需要n+2个管子，n+1个NMOS，1个 PMOS），占用面积小 ?? 速度较快(通过预充电，只有从输入1到0有延迟时间） ?? 功耗较大 9.3 镜像电路 定义 什么是镜像电路？ 电路的nFET和pFET部分具有相同的拓扑结构 nFET和pFET部分的晶体管尺寸可以有不同， 以便使电特性对称 9.3 镜像电路 实现XOR的镜像电路(1) 9.3 镜像电路 实现XNOR的镜像电路 9.4 准nMOS电路 有比逻辑 9.4 准nMOS电路 准nMOS结构 9.4 准nMOS电路 准nMOS反相器:输出低电平 9.4 准nMOS电路 准nMOS反相器:实例 9.4 准nMOS电路 准nMOS反相器:VTC曲线 9.4 准nMOS电路 准nMOS NAND2/NOR2 9.4 准nMOS电路 准nMOS AOI 9.5 C2MOS电路 时钟信号 9.5 C2MOS电路 C2MOS门:结构 9.5 C2MOS电路 C2MOS门:电路 9.5 C2MOS电路 C2MOS门:版图 9.6 动态CMOS电路 基本类型 9.6 动态CMOS 电路实例:AOI门 9.6 动态CMOS电路 与静态CMOS的比较 与静态CMOS相同之处 ?? 全逻辑摆幅，无比逻辑 ?? 下拉网络由nMOS逻辑链构成，构成方式与静态CMOS相同 ?? 无静态功耗 与静态CMOS不同之处 ?? 晶体管数少：只需N＋2个FET，而静态CMOS需2N个FET ?? 开关速度快：晶体管数少，无低至高延迟时间，负载电容小，无短路电流 ?? 噪声容限小：VM、VIH、VIL均近似等于VTn，而静态CMOS近似等于VDD/2 ?? 动态功耗较大：时钟电路消耗功率较大（负载电容大，翻转频度高），预 充电过程需消耗电流 ?? 需要时钟控制信号 ?? 需要保持输出高电平：电荷泄漏、电荷分享、背栅耦合、时钟反馈等问题 使输出高电平保持时间有限 9.6 动态CMOS电路 版图:NAND3 9.6 动态CMOS电路 版图:NAND4 9.6 动态CMOS电路 信号完整性问题 电荷泄漏 ?? 电荷分享 ?? 电容耦合 ?? 互连串扰 ?? 少子电荷注入 ?? 电源噪声 9.6 动态CMOS电路 电荷泄漏:问题 9.6 动态CMOS电路 电荷泄漏:实例 9.6 动态CMOS电路 电荷泄漏:对策 9.6 动态CMOS电路 电荷分享:概念 9.6 动态CMOS电路 电荷分享:NAND2分析(1) 9.6 动态CMOS电路 电荷分享:NAND2分析(2) 9.6 动态CMOS电路 电荷分享:NAND2分析(3) 9.6 动态CMOS电路 电荷分享:NAND3分析 9.6 动态CMOS电路 电荷分享:对策 9.6 动态CMOS电路 电容耦合:背栅耦合 9.6 动态CMOS电路 电容耦合:时钟馈通(1) 9.6 动态CMOS电路 电容耦合:时钟馈通(2) 9.7 多米诺逻辑 动态CMOS的串级问题 9.7 多米诺逻辑 多米诺逻辑单元构成 9