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1、CMOS晶體管寬長比計算一題多解探討
摘要：CMOS晶體管的寬長比是集成電路設(shè)計中非常重要的一個參數(shù)。?集成電路設(shè)計根底?課程教學(xué)中分析了經(jīng)典CMOS電路中設(shè)計寬長比計算的根本原理。本文運用黑盒子法分析計算CMOS電路中晶體管的寬長比，提出支路分析法，并對兩種分析方法進行比照討論。集成電路設(shè)計中可以根據(jù)實際情況選擇不同分析方法。
關(guān)鍵詞：寬長比；黑盒子法；支路法
中圖分類號：G642文獻標(biāo)識碼：C
CMOS晶體管寬長比是NMOS/PMOS管的溝道寬度與溝道長度的比值，它是集成電路設(shè)計中非常重要的一個參數(shù)，對電路的速度、功耗、延時以及輸出波形的上升/下降時間都有重要的影響[1-3]。
2、
?集成電路設(shè)計根底?課程大綱中規(guī)定必須熟練掌握CMOS晶體管寬長比計算。在CMOS組合邏輯電路中n個MOS管并聯(lián)，其寬長比通常保持與等效倒相器中對應(yīng)的MOS管一致，而n個MOS管串聯(lián)，其寬長比應(yīng)變?yōu)榈刃У瓜嗥髦袑?yīng)的MOS管的n倍【4】。
如圖1所示電路中，等效倒相器中PMOS管的寬長比為2，NMOS管的寬長比為1，為保持上升下降時間與等效倒相器相同，求圖中各MOS管的寬長比【4】。
對于此類型的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管的寬長比之和為：1+3*6+8*5+4+3=66。
由以上比照可知，不同的計算方法所得寬長比不同，寬長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。對應(yīng)不同的寬長比總和，電路幅員的面積也會存在相應(yīng)的差異，可根據(jù)實際芯片對面積的要求進行選擇。黑盒子分析法通過暫時屏蔽某局部電路，將該局部作為整體來看，能詳細(xì)分析電路中各MOS管之間的串、并聯(lián)關(guān)系。支路法的重點是選擇適宜的關(guān)鍵支路，不同的關(guān)鍵支路，計算出的寬長比不同。
此外，CMOS管寬
4、長比還影響CMOS管的電阻、電容，而這兩個參數(shù)決定了門電路的門延遲，這也是在設(shè)計集成電路路要考慮的非常重要的參數(shù)。所以實際集成電路設(shè)計過程中確定CMOS管寬長比的時候不僅僅要考慮電路的面積，還要根據(jù)對門電路延遲的要求統(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：
【1】張迪.大功率高效率CMOS整流電路的分析與設(shè)計[J].電子技術(shù)，2021〔03〕：54-57.
【2】董海青.寬長比對CMOS反相器開關(guān)時間影響的分析[J].信息化研究，2021〔02〕：52-54.
【3】崔江維.溝道寬長比對深亞微米NMOSFET總劑量輻射與熱載流子損傷的影響[J].物理學(xué)報，2021〔02〕：026102-1-7.
【4】李偉華.VLSI設(shè)計根底〔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晶體管寬長比計算一題多解探討
