CMOS電路器件設(shè)計(jì)計(jì)算方法

一、CMOS電路器件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)CMOS電路，在一般情況下，根據(jù)用戶要求和給定的電路指標(biāo)，首先對(duì)電路中各器件進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后畫出版圖，最后定出工藝參數(shù)。本節(jié)主要介紹CMOS電路器件設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)。CMOS電路器件。

由于倒相器是電路的基礎(chǔ)，所以先考慮倒相器各器件的設(shè)計(jì)。CMOS電路器件。CMOS倒相器的設(shè)計(jì)，對(duì)高電平和低電平的要求可不予考慮，主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)是最高工作頻率和噪聲容限。設(shè)計(jì)指標(biāo)和工藝參量由表5-4給出。

1、器件尺寸計(jì)算

根據(jù)給定的條件，我們可從工作頻率出發(fā)進(jìn)行計(jì)算。為達(dá)到最佳速度，應(yīng)取，由于，因此有：

為滿足最高工作頻率的要求，取上升和下降時(shí)間更小些，假定。

為了保證電路在所給定的指標(biāo)范圍內(nèi)良好地工作，同樣要采用“最壞條件”進(jìn)行設(shè)計(jì)。CMOS電路器件。對(duì)于工作頻率來(lái)說(shuō)，低的電源電壓、高的閾電壓，厚的氧化層和大的負(fù)載電容是不利因素，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)取下列數(shù)據(jù)：

（1）負(fù)載管的計(jì)算

首先，根據(jù)最壞條件的數(shù)據(jù)寫出歸一化閥值電壓：

根據(jù)（2-86）式，進(jìn)行計(jì)算：

根據(jù)（2-77）式，可得到：

由于，可得到負(fù)載管的寬長(zhǎng)比為：

（2）輸入管計(jì)算

根據(jù)（2-82）式：

于是，可求得：

由，求得輸入管的寬長(zhǎng)比為：

若，如溝道長(zhǎng)取10μm、則負(fù)載管的溝道寬取140μm，輸入管的溝道寬取60μm。

如果所計(jì)算的單元是一個(gè)二輸入端的“與非”門電路，由于負(fù)載管是并聯(lián)的，，所以兩負(fù)載管的溝道寬長(zhǎng)比與上面倒相器負(fù)載管的尺寸相同；CMOS電路器件。而輸入管是串聯(lián)的，，所以每個(gè)輸入管的寬長(zhǎng)比應(yīng)是上面倒相器輸入管的2倍。

2、噪聲容限計(jì)算

根據(jù)最大噪容定義：高電平最大嗓容，低電平最大噪容。因此，只要算出轉(zhuǎn)換電平，也就確定了噪容。CMOS電路器件。對(duì)于高電平噪容的最壞條件，，可根據(jù)式（2-68）算得轉(zhuǎn)換電平為：

對(duì)于低電平噪容的最壞條件，，算得轉(zhuǎn)換電平為：

于是，求得高電平噪容為：

低電平噪容為：

可以滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)噪容為3V的要求。

3、功耗估算

根據(jù)（2-92）式，功耗為：

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