文章目錄

• 1. 開關閾值
• 2. 噪聲容限
• 3. 動態特性 —— 電容
• 4. 動態特性 —— 傳播延時
• 5. 傳播時延優化分析
• 6. 動態功耗

1. 開關閾值

對于長溝道晶體管器件：

2. 噪聲容限

對VTC進行線性近似，過渡區看作直線，增益為在開關閾值Vm處的增益



——器件參數變化對門的閾值影響很小
——對于固定的晶體管尺寸比，Vm近似正比于Vdd，但太低的電壓對性能有影響

3. 動態特性 —— 電容

使CL盡可能小是實現高性能CMOS電路的關鍵 ：

珊漏電容Cgd12 —— 覆蓋電容

擴散電容Cdb1 Cdb2

連線電容 Cw

扇出的柵電容Cg3 Cg4

4. 動態特性 —— 傳播延時

τ = RC為電路的時間常數，到達50%的時間是** t = ln(2)τ = 0.69τ **，10%到90%的為 t = ln(9)τ = 2.2τ

通過使Rn = Rp，來讓上升下降傳播延時相同。W/L可以控制R

分析：
通過把tp展開，得到：



延時對于大的Vdd不敏感，但當Vdd接近2Vt的時候看到延時開始迅速增加

5. 傳播時延優化分析

由上圖可以得知，減少CL、增大W/L、提高VDD為優化時延的方法，下面進行分析

1. NMOS和PMOS之間尺寸的比

PMOS的尺寸增加因充電電流改善了tLH，但是因為電容變大影響了tHL

2.考慮反向器尺寸

反向器也就是buffer由兩個延遲決定，一個是本征Cint，一個是外部Cext

當反向器變化尺寸系數S的時候

3. 考慮整體 —— 反向器鏈
雖然S變大有助于減少單個反向器的時延，但是S會增大輸入電容
輸入柵電容Cg與本征輸出電容Cint之間的關系為：


等效扇出：





有長連線的時候：
Cint和Cfan分別為本征電容和扇出電容

6. 動態功耗

對CMOS電路功耗起支配作用的是 由充電放電電容引起的動態功耗


EVDD為電源功耗，EC為電容功耗

同時還有直流通路引起的功耗為：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的VLSI数字集成电路设计——CMOS的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。