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文檔簡介

電路設(shè)計風(fēng)格一、MOS管分類及特性二、靜態(tài)互補邏輯三、傳輸管邏輯四、差分級聯(lián)邏輯五、CPL邏輯六、動態(tài)邏輯Combinationallogiccircuitdesign(組合邏輯電路設(shè)計)1一、MOS管分類及特性CMOS型:互補型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管JFET絕緣柵效應(yīng)管IGFET(MOS)增強型耗盡型PMOSNMOSPMOSNMOS2MOS管的開關(guān)特性

G:柵極D:漏極S:源極B:襯底NMOS:輸入“1”導(dǎo)通PMOS:輸入“0”導(dǎo)通NMOSPMOS3二、StaticcomplementaryCMOS

靜態(tài)CMOS互補邏輯反相器與非門PulldownLogicBlock下拉邏輯塊PullupLogicBlock上拉邏輯塊4反相器圖(a)圖(a)NMOS:輸入“1”導(dǎo)通PMOS:輸入“0”導(dǎo)通51、上拉網(wǎng)絡(luò):PMOS(PMOS襯底:總是接VDD)下拉網(wǎng)絡(luò):NMOS(NMOS襯底:總是接GND)2、邏輯功能:1)NMOS:串聯(lián)---與并聯(lián)---或2)PMOS:串聯(lián)---或并聯(lián)---與3)最后輸出:取“非”CMOS互補邏輯設(shè)計規(guī)則6

與非門

或非門

復(fù)雜門1、上拉網(wǎng)絡(luò):PMOS(PMOS襯底:總是接VDD)下拉網(wǎng)絡(luò):NMOS(NMOS襯底:總是接GND)2、邏輯功能:1)NMOS:串聯(lián)---與并聯(lián)---或2)PMOS:串聯(lián)---或并聯(lián)---與3)最后輸出:取“非”7與或非門AOI8或與非門OAI9異或/同或邏輯10異或電路的實現(xiàn)11用與或非門實現(xiàn)“異或”“同或”功能12

三、

Switchlogic開關(guān)邏輯

(傳輸管邏輯transmissionlogic,passlogic)Typesofswitches

互補傳輸管邏輯(transmissionlogic)NMOS傳輸管邏輯(passlogic)傳輸門NMOS傳輸管利用傳輸門的邏輯特點,可以簡化CMOS邏輯電路。傳輸門體現(xiàn)了MOS管的雙導(dǎo)通特性,為邏輯電路的設(shè)計增加了靈活性。以NMOS傳輸門為例說明傳輸門的邏輯特點。分析CMOS傳輸門也只分析其中NMOS管功能即可。13VDD00VDDVDDVDD-VtA=1時

Y=BAB?Y

但高電平有閾值損失00/VDD高阻2)A=0時Y=高阻傳輸管邏輯的特性143)n-typeswitch高電平有閾值損失必須用電平恢復(fù)電路VDD0VDD-VtVDDVDDVDD-Vtout+15級聯(lián)時應(yīng)注意VDDVDD-VtVDDVDD-2VtVDDVDDVDD-VtVDD不好可以16用傳輸管邏輯設(shè)計電路設(shè)計時要消除輸出的不確定狀態(tài)1)設(shè)計原理172)傳輸管實現(xiàn)的與門需要6個晶體管(產(chǎn)生非,還要一個反向器4個晶體管(產(chǎn)生B非,要一個反向器18問題:傳輸管邏輯能產(chǎn)生非邏輯嗎?

不能。傳輸管邏輯是一種非完備的邏輯。(可以實現(xiàn)與、或、非的邏輯是完備的)解決方案:使用其他邏輯。(需要非邏輯的部分使用反向器)19異或門A’Y=A’B+AB’20多路選擇器(MUX--Multiplexer)多路選擇器或多路轉(zhuǎn)換開關(guān)(MUX)是MOS開關(guān)的一個典型應(yīng)用,圖(a)給出了一個簡單的NMOS四到一轉(zhuǎn)換開關(guān)的電路和它所對應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。ABF00P401P310P211P121傳輸門邏輯(a)NMOS型(b)全傳輸門型22(C)CMOS型CMOS結(jié)構(gòu)的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)克服了NMOS結(jié)構(gòu)所存在的傳輸高電平閾值電壓損耗和串聯(lián)電阻大的問題,但晶體管數(shù)目增加了一倍。23四、差分級聯(lián)電壓開關(guān)邏輯差分級聯(lián)電壓開關(guān)邏輯,DCVSL=differentialcascodevoltageswitchlogic24DCVSL=differentialcascodevoltageswitchlogic(差分級聯(lián)電壓開關(guān)邏輯)屬于Staticlogic.延時小(Useslatchtocomputeoutputquickly).雙軌邏輯(Requirestrue/complementinputs,producestrue/complementoutputs).251、DCVSstructure下拉網(wǎng)絡(luò)采用NMOS器件,并且兩者是互斥的:左邊導(dǎo)通時右邊關(guān)斷;右邊導(dǎo)通時左邊關(guān)斷.262、buffer/inverter3、與/與非門下拉網(wǎng)絡(luò)采用NMOS器件,并且兩者是互斥的:左邊導(dǎo)通時右邊關(guān)斷;右邊導(dǎo)通時左邊關(guān)斷.274、異或/同或門兩個下拉網(wǎng)絡(luò)之間共用了晶體管,從而實現(xiàn)了面積開銷的減少。285、AO/AOI296基于DCVSL的與或/與或非門307、特點1)屬于靜態(tài)邏輯.2)屬于雙軌邏輯

out和outb有相同的延時3)延時小.

因為有正反饋加速4)面積小因為NMOS多5)功耗大

因為正反饋時存在短路AAOutOut31五、互補傳輸(CPL)邏輯高性能設(shè)計中常使用CPL邏輯?;舅枷耄愃艱CVSL)是接收真輸入及其互補輸入并產(chǎn)生真輸出及其互補輸出。特點:1、采用差分方式,電路中總是存在互補的數(shù)據(jù)輸入和輸出。所以不必增加反向器來得到反信號。322、CPL屬于靜態(tài)門類型,因為定義為輸出的節(jié)點總是通過一個低阻路徑連到VDD或GND。3、CPL的設(shè)計具有模塊化的特點。他們都采取完全相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。只是輸入的排列不同。這使得這類單元庫的設(shè)計非常簡單。較復(fù)雜的門可以通過串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的傳輸管模塊來構(gòu)成。特點:33互補傳輸邏輯與/與非門或/或非門34互補傳輸邏輯數(shù)據(jù)選擇器同或/異或門35四輸入與門用CPL實現(xiàn)的四輸入與/與非門,使用的晶體管總數(shù)是14個(包括最后的緩沖器)這個數(shù)字高于前面討論過的門。但是這個結(jié)構(gòu)同時產(chǎn)生了與/與非功能,這可能減少整個電路的晶體管數(shù)目。36六、DominologicUsesprechargeclocktocomputeoutputintwophases:Precharge(預(yù)充電);Evaluate(賦值).371.DominogatestructureIn1In2PDNIn3MeMpClkClkOutCLOutClkClkABCMpMeTwophaseoperation

Precharge(CLK=0)

Evaluate(CLK=1)38OutClkClkABCMpMeonoff1offon((AB)+C)TwophaseoperationIn1In2PDNIn3MeMpClkClkOutCL2.Operation

Evaluate(Clk=1)0011Precharge(Clk=0)393.CascadingDynamicGatesClkClkOut1InMpMeMpMeClkClkOut2VtClkInOut1Out2VVTnOnly01transitionsallowedatinputs!40In1In2PDNIn3MeMpClkClkOut1In4PDNIn5MeMpClkClkOut2Mkp111000013.CascadingDynamicGatesControlledbyclock.Precharge:p-typepullup

prechargesthestoragenode;inverterensuresthatoutputgoeslow.Evaluate:storagenodemaybepulleddown,sooutputgoesup.41WhyDomino?ClkClkIniPDNInjIniInjPDNIniPDNInjIniPDNInjLikefallingd

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