第6章 CMOS静态门电路2—延迟
更新时间:2023-05-31 02:34:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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半导体集成电路
学校:西安理工大学
院系:自动化学院电子工程系专业:电子、微电时间:秋季学期
CMOS静态组合门电路的延迟(速度)
延迟时间实测方法
本节内容
延迟时间的估算方法 负载电容的估算
传输延迟时间估算举例 缓冲器最优化设计
Vout
RN
tPLH
Vin=0
tPHL
Vin=VDD
Vout (1 e
t/设输入为阶跃信号,则Vout上升(tPLH (ln2) 1 (ln2)PLPL
tPHL (ln2) 2 (ln2)RNCL 0.69RNCL
1个PMOS导通时,tPLH ~ 0.69CLRP
2个PMOS导通时,tPLH ~ 0.69CL× 2个NMOS导通时,tPHL ~ 0.69CL×N
等效电阻的估算
R0
等效(平均)电阻一般取0.75R0
VDD
VDD
L: 0.25umW: 0.5um
R0约8K欧
负载电容的估算
G
负载电容的估算(cont.)
扇出电容
Cfanout=∑CGCG=CGn+CGp
CVin
V
out
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截止(VGS<VTH)
截止区:
沟道未形成,CGD=CGS=0, CGB=CGC ≈ CoxWL
非饱和区
(VGS>VTH, VDS< VGS-VTH)
非饱和区:
沟道形成,相当于
D
、S连通,
C
GD=CGS
≈(1/2)
CoxWLCGB=0
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饱和区
(VGS>VTH, VDS> VGS-VTH)
饱和区:
漏端沟道夹断,CGB=0,CGD=0
CGS≈(2/3) CoxWL
负载电容的估算(cont.)
自身电容
GD
CGS、CSB、CGB与输出端D无关
S
只有扩散电容CDB和CGD
设输入为阶跃信号,则Vout从0升(或从VDD下降)到0.5VDD时,晶体管(对于短沟道晶体管)处于截止或饱和态,因此CGD只剩交叠电容。
Vout
2013-7-23
CGDO
CGSO和CGDO—交叠电容,由源漏横向扩散形成,值一定
2CGDO
负载电容的估算(cont.)
自身电容
因此,自身电容为:
Cself=CDBn+2CGDOn+CDBp+2CGDOp
DBp
V
out
连线电容
短线可忽略,长线需考虑DBn
CMOS逻辑门传输延迟举例
忽略连线电容
反相器漏极电容
2输入与非门2输入与非门
*等效电阻相同:*输入电容相同:
电容比反相器大4/3倍。电阻比反相器大4/3倍。
CMOS逻辑门传输延迟举例
FO=1
反向器2输入与非门2输入或非门
N输入逻辑门
自身延迟时间:
LE倍
反向器
反向器为 0, n输入逻辑门为n 0
0.75CinvR0
后级负载延迟时间:
0.75CinvR0: FO=1时,反向器的延迟时间f: Fan out
LE: Logical Effort
反向器
传输延迟时间的估算:8输入AND当FO=1时, 哪一种逻辑组合速度更快?输入信号数 反向器
2013-7-23
WP=2mm
CL=160fF
Wn=1mm
忽略连线电容
CD.n=1fF/mm, CG.n=1.5fF/mm, R0.n=4kW/mm
τ=0.75R0C
=0.75R0CSelf+0.75R0CL
=0.75 (3 1fF) 4kW+ 0.75 160fF 4kW=500pS t=0.69τ=345pS
pHL
约为3M
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