第6章原理图输入设计方法PPT课件
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第二节有比逻辑 VDD 电阻负载 RL F In1 In2 In3 PDN VSS (a 电阻负载 In1 In2 In3 PDN VSS (b 耗尽型NMOS负载耗尽型负载 VT < 0 VSS F In1 In2 In3 PDN VSS (c 伪NMOS F VDD PMOS负载 VDD 目的: 与互补CMOS相比可以减少器件的数目数字大规模集成电路清华大学微电子所周润德第六章(2)第 1 页 2004-10-27有比逻辑 VDD Resistive Load 共 N 个晶体管 + 负载 RL VOH = VDD VOL = F RPN RPN + RL In1 In2 In3 不对称响应 PDN t pL = 0.69 RLCL 有静态功耗 VSS 2004-10-27 数字大规模集成电路清华大学微电子所周润德第六章(2)第 2 页伪NMOS ( Pseudo-NMOS VDD A B C D F CL VOH = VDD (similar to complementary CMOS 2 V OL ⎞ kp ⎛ 2 – ------------- ⎟ = ------ ( V – V – V V k ⎜( V DD Tp n DD Tn OL 2 ⎠ 2 ⎝类似于互补CMOS kp V OL = ( VDD – V T 1 – 1 – ------ (assuming that V T = V Tn = VTp k n SMALLER AREA & LOAD BUT STATIC POWER DISSIPATION!!! 较小的面积和驱动负载,但有静态功耗 2004-10-27 数字大规模集成电路清华大学微电子所周润德第六章(2)第 3 页Pseudo-NMOS 电压传输特性(VTC) VDD 3.0 PMOS负载 VSS Vout [V] 2.5 2.0 W/Lp = 4 F In1 In2 In3 PDN 1.5 W/Lp = 2 1.0 0.5 W/Lp = 0.5 W/Lp = 0.25 W/Lp = 1 VSS 伪NMOS 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Vin [V] 在性能、功耗+噪声容限之间综合考虑 2004-10-27 数字大规模集成电路清华大学微电子所周润德第六章(2)第 4 页伪 nMOS / pMOS 逻辑(1)伪 nMOS 逻辑的基本电路 1. 2. 3. 4. 5. p 管作负载,其栅极接地 n 个输入端的伪 nMOS 电路有 n + 1 个管子 kn k p 的比例影响传输特性的形状及反相器 V OL 的值当驱动管导通时,总有一恒定的 DC 电流(静态功耗)当驱动管和负载管均不导通时,输出电压取决于管子的次开启特性 6. 噪声容限 N M L 比 N M H 差很多 7. 基本方程 8. 应用场合 2004-10-27 数字大规模集成电路清华大学微电子所周润德第六章(2)第 5 页伪 nMOS 逻辑 Vdd 负载 Vout Vin 驱动 GND 伪 pMOS 逻辑 Vdd 驱动 Vin Vout 负载 GND 2004-10-27 数字大规模集成电路清华大学微电子所周润德第六章(2)第 6 页(2)伪 NMOS 的设计:驱动管与负载管的尺寸应有一合适的比率 1. 为减少静态功耗,驱动电流 IL 应当小 2. 为了得到合理的 NML ,VOL = IL(RPDN 应当低 3. 为了减少 t PLH = C L V DD , IL 应当大 2IL 4.为了减少 t PHL = 0.69 R PDN C L ,RPDN 应当小条件 1 与 3 是矛盾的,可见:实现一个较快的门意味着较多的静态功耗及较小的噪声余量。