数字逻辑（邓建）03-06.pptVIP

* 3.6 CMOS动态电气特性 考虑两个方面：速度、功耗 转换时间 传播延迟 * CMOS动态电气特性 CMOS器件的速度和功耗在很大程度上取决于器件及其负载的动态特性。 速度取决于两个特性： 转换时间（transition time） 传播延迟（propagation delay） 逻辑电路的输出从一种状态变为另一种状态所需的时间 从输入信号变化到产生输出信号变化所需的时间 * ? 状态转换时间 状态转换时间是指CMOS门电路从一个状态转换到另外一个状态所化的时间。 CMOS门电路的电气特性 10% 10% 上升时间tr 下降时间tf * 转换时间 两个原因： 晶体管的“导通”电阻 寄生电容（stray capacitance） VCC = + 5.0V RL Rp Rn VL + CL 电容两端电压不能突变 在实际电路中 可用时间常数 近似转换时间 * 传播延迟 VIN VOUT 信号通路：一个特定输入信号到逻辑元件的 特定输出信号所经历的电气通路。 平均传输延迟时间 * 功率损耗 动态功耗的来源： 两个管子瞬间同时导通产生的功耗 PT 对负载电容充、放电所产生的功耗 PL VDD = +5.0V VOUT VIN Tp Tn 分为：静态功耗、动态功耗 CL * 功率损耗 动态功耗的来源： 两个管子瞬间同时导通产生的功耗 PT 对负载电容充、放电所产生的功耗 PL 分为：静态功耗、动态功耗 VCC 的大小 输入波形的好坏 输入信号频率 负载电容 输入信号频率 (VCC ) 2 * 电流尖峰和去耦电容器 电流传输特性 iD vIN 1 2 VDD VDD = +5.0V VOUT VIN Tp Tn current spikea decoupling capacitors * 3.6 CMOS动态电气特性 考虑两个方面： 速度 功耗 转换时间（transition time） 传播延迟（propagation delay） 静态功耗（static power dissipation） 动态功耗（dynamic power dissipation） * 课堂练习 题3.68：分析图3-37 所示反相器的下降时间，设RL=900Ω，VL=2V。 题3.69 * 题3-68 解答：该电路图可以等效为下列带开关的一阶电路图。当输出从高态转为低态时，可以等效为开关K 从位置1 转到位置2。 对于电容上的电压分析如下： 初态：VH=4.454V 终态：VL=0.2V 换路后的等效电阻：R=90Ω 电路时间常数： τ = RC = 9ns Vout = VL + (VH ?VL) e?t / τ 由上式可以得出从3.5V 到1.5V 的下降时间为： Δt =τln ( (3.5-VL)/ (1.5 – VL) ) = 9.1 (ns) 8.4 (ns) * 题3.69 将 4. 545 改为 4.454 4.345 4.254 4.356 4.254 将 5.82 改为 5.97 23.35 24.46 17.53 18.49