山东农业大学《集成电路设计基础》10CMOS反相器.pptVIP

上节回顾 逻辑门性能表征 VTC 噪声容限 抗噪声能力 单向性 扇入/扇出 （6）理想逻辑门 性能 动态性能（由动态或瞬态响应来决定） 上升时间、下降时间（tr ，tf ） 传播时间（tPHL ，tPLH ，tP） 一个门的传播时间与扇出和扇入数有关 测量门的延时可以用环振电路（一般至少五级反相器） 实际电路的最高工作频率比环振测得的低50-100倍 延时定义 环振荡器 延时计算 功耗对设计的影响： 功耗影响设计：封装、冷却、电源线尺寸、电源容量、集成度 功耗影响电路的可行性、成本、可靠性。 峰值功耗（确定电源线尺寸）、平均功耗（确定冷却、对电池要求） 一阶RC网络能量损耗 Fanout of Four (FO4) Delay Summary 成本-复杂性，面积 完整性和稳定性 性能 能量效率 CMOS反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构 静态反相器的开关模型 对比TTL反相器 CMOS反相器的特性 CMOS反相器负载线 NMOS和PMOS的负载曲线 CMOS反相器VTC 电子与通信工程系 70年代的NMOS工艺反相器VTC 传播延时 上升下降时间 Transition time 或叫Slew Ring Oscillator 这一模型可以用来模拟反相器延时 t transition= （7）逻辑门的功耗 瞬时功耗: p(t) =v(t)i(t) =Vsupplyi(t) 峰值功耗: Ppeak =Vsupplyipeak 平均功耗: 功率延时积（PDP） =E=每操作消耗的能量=Pav×tp 能量延时积（EDP） =门的品质（度量）因子= E×tp 两者的差值？ 1.输出电压摆幅与供电相同。 -噪声容限大 2.无比逻辑 -逻辑电平与器件相对尺寸无关 3.输出阻抗低 -似的对噪声和干扰不敏感 4.输入阻抗高 -输入电路为零，增加扇出只影响延时 5.稳态情况无静态电流。 （忽略漏电流） -理论上无静态功耗 电子与通信工程系