《CMOS晶體管寬長(zhǎng)比計(jì)算一題多解探討》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《CMOS晶體管寬長(zhǎng)比計(jì)算一題多解探討（2頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、CMOS晶體管寬長(zhǎng)比計(jì)算一題多解探討
摘要：CMOS晶體管的寬長(zhǎng)比是集成電路設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)參數(shù)。?集成電路設(shè)計(jì)根底?課程教學(xué)中分析了經(jīng)典CMOS電路中設(shè)計(jì)寬長(zhǎng)比計(jì)算的根本原理。本文運(yùn)用黑盒子法分析計(jì)算CMOS電路中晶體管的寬長(zhǎng)比，提出支路分析法，并對(duì)兩種分析方法進(jìn)行比照討論。集成電路設(shè)計(jì)中可以根據(jù)實(shí)際情況選擇不同分析方法。
關(guān)鍵詞：寬長(zhǎng)比；黑盒子法；支路法
中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
CMOS晶體管寬長(zhǎng)比是NMOS/PMOS管的溝道寬度與溝道長(zhǎng)度的比值，它是集成電路設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)參數(shù)，對(duì)電路的速度、功耗、延時(shí)以及輸出波形的上升/下降時(shí)間都有重要的影響[1-3]。
2、
?集成電路設(shè)計(jì)根底?課程大綱中規(guī)定必須熟練掌握CMOS晶體管寬長(zhǎng)比計(jì)算。在CMOS組合邏輯電路中n個(gè)MOS管并聯(lián)，其寬長(zhǎng)比通常保持與等效倒相器中對(duì)應(yīng)的MOS管一致，而n個(gè)MOS管串聯(lián)，其寬長(zhǎng)比應(yīng)變?yōu)榈刃У瓜嗥髦袑?duì)應(yīng)的MOS管的n倍【4】。
如圖1所示電路中，等效倒相器中PMOS管的寬長(zhǎng)比為2，NMOS管的寬長(zhǎng)比為1，為保持上升下降時(shí)間與等效倒相器相同，求圖中各MOS管的寬長(zhǎng)比【4】。
對(duì)于此類(lèi)型的CMOS組合邏輯電路可以采用黑盒子法或支路法分析解決。
1黑盒子法
3分析討論
綜上所屬，黑盒子法分析得到的所有MOS管的寬長(zhǎng)比之和為：1+2+4*5+4*2+3*8+16*2=87；
3、支路法1〔關(guān)鍵支路L5〕得到的所有MOS管的寬長(zhǎng)比之和為：1+3*6+4*6+12*2+3=70；
支路法2〔關(guān)鍵支路L6〕得到的所有MOS管的寬長(zhǎng)比之和為：1+3*6+8*5+4+3=66。
由以上比照可知，不同的計(jì)算方法所得寬長(zhǎng)比不同，寬長(zhǎng)比總和也有較大差異，黑盒子法最大，支路法2〔關(guān)鍵支路L6〕最小。對(duì)應(yīng)不同的寬長(zhǎng)比總和，電路幅員的面積也會(huì)存在相應(yīng)的差異，可根據(jù)實(shí)際芯片對(duì)面積的要求進(jìn)行選擇。黑盒子分析法通過(guò)暫時(shí)屏蔽某局部電路，將該局部作為整體來(lái)看，能詳細(xì)分析電路中各MOS管之間的串、并聯(lián)關(guān)系。支路法的重點(diǎn)是選擇適宜的關(guān)鍵支路，不同的關(guān)鍵支路，計(jì)算出的寬長(zhǎng)比不同。
此外，CMOS管寬
4、長(zhǎng)比還影響CMOS管的電阻、電容，而這兩個(gè)參數(shù)決定了門(mén)電路的門(mén)延遲，這也是在設(shè)計(jì)集成電路路要考慮的非常重要的參數(shù)。所以實(shí)際集成電路設(shè)計(jì)過(guò)程中確定CMOS管寬長(zhǎng)比的時(shí)候不僅僅要考慮電路的面積，還要根據(jù)對(duì)門(mén)電路延遲的要求統(tǒng)籌安排。
致謝：本論文受上海電力學(xué)院本科生教育教學(xué)改革〔核心課程建設(shè)〕工程資助，在此衷心感謝！
參考文獻(xiàn)：
【1】張迪.大功率高效率CMOS整流電路的分析與設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2021〔03〕：54-57.
【2】董海青.寬長(zhǎng)比對(duì)CMOS反相器開(kāi)關(guān)時(shí)間影響的分析[J].信息化研究，2021〔02〕：52-54.
【3】崔江維.溝道寬長(zhǎng)比對(duì)深亞微米NMOSFET總劑量輻射與熱載流子損傷的影響[J].物理學(xué)報(bào)，2021〔02〕：026102-1-7.
【4】李偉華.VLSI設(shè)計(jì)根底〔第三版〕[M].北京：電子工業(yè)出版社出版，2021：23-33.
工程：上海電力學(xué)院本科生教育教學(xué)改革〔核心課程建設(shè)〕工程
CMOS晶體管寬長(zhǎng)比計(jì)算一題多解探討
