第4章第4讲与非门或非门.ppt

1,静态CMOS逻辑电路,4.4 与非门/或非门4.5 复杂逻辑门的设计,2,与非门/或非门,与非门的直流特性与非门的瞬态特性与非门的设计或非门,3,从反相器到逻辑门的构成,把单个PMOS管和NMOS管换成一定串、并联关系的PMOS逻辑块和NMOS逻辑块,上拉开关网络,下拉开关网络,4,CMOS与非门,CMOS二输入与非门,电路图,逻辑符号与真值表,1,5,一、直流电压传输特性,使用等效反相器方法分析,分两种情况：1.两个输入信号同步 2.两个输入信号不同步,1,注意：对不同输入状态，等效反相器参数不同。,6,直流电压传输特性两个输入信号同步,如果两个输入信号同步,7,两输入信号同步情况下逻辑阈值电平,若要求最大的噪声容限,高电平噪声容限变小,8,直流电压传输特性 两个输入信号不同步,B固定在VDD，输出随A变化的关系 A固定在VDD，输出随B变化的关系,等效反相器,特性条件,等效反相器逻辑阈值电平,9,二输入与非门的直流电压传输特性曲线,Issue:A变化和B变化的差别,等效反相器逻辑阈值电平,10,分析n输入与非门的直流特性,n个输入信号同步时的逻辑阈值电平,n个输入信号只有1个输入变化,其余固定在高电平的逻辑阈值,获得最佳直流特性，应该使：,n个输入信号不同步时忽略衬偏效应，有（n1）种情况,11,与非门/或非门,与非门的直流特性与非门的瞬态特性与非门的设计或非门,12,1.上升时间,2.下降时间,使用等效反相器方法分析,最坏情况KPeff=KP,KNeff=KN/n,与非门瞬态特性,13,从瞬态特性考虑，希望电路的上升时间和下降时间相等，即,在 条件下就要求,14,传输延迟时间：阶跃输入,输入信号变化到输出信号变化50的时间,取：,15,传输延迟：非阶跃输入近似,等效反相器用PMOS和NMOS的等效导电因子,16,与非门瞬态特性:电容,负载电容计算,17,考虑串联支路的中间节点电容放电,与非门瞬态特性：中间节点电容,18,与非门/或非门,与非门的直流特性与非门的瞬态特性与非门的设计或非门,19,根据瞬态特性设计,根据直流特性设计,与非门设计考虑,对称与非门,20,与非门/或非门,与非门的直流特性与非门的瞬态特性或非门,21,CMOS或非门,电路图,逻辑图,真值表,22,或非门的直流电压传输特性曲线,A和B同步变化,一个输入变化,23,n输入或非门直流特性,n输入同步变化与1个输入变化的逻辑阈值,在最坏情况下获得最大的直流噪声容限，在 条件下,24,n输入或非门瞬态特性,1.上升时间,2.下降时间,注意：上升时间要考虑中间节点电容充电 负载电容,25,从瞬态特性考虑，希望电路的上升时间和下降时间相等，即,在 条件下就要求,26,根据瞬态特性设计,根据直流特性设计,或非门设计考虑,27,或非门设计范例,采用0.6微米工艺，设计一个两输入或非门，要求在最坏情况下输出上升时间和下降时间 不大于0.5ns 已知：,28,采用等效反相器方法,根据,可得到,同理可得到,或非门中2个PMOS管串联,最坏情况下只有一个NMOS管导通,则有,29,与非门、或非门版图实例,30,四输入与非门,