第五章MOS基本邏輯單元電路

第五章MOS基本邏輯單元電路

MOS集成電路具有集成度高、功耗低的特點(diǎn)，是當(dāng)今大規(guī)模集成電路的主流產(chǎn)品，尤其是CMOS集成電路。1基本知識(shí)提示：0K(VGS-VT)2K[2(VGS-VT)VDS-VDS2]K=K’(WL)K’=Cox2Cox=oxotoxVTVBS2qsioNBCox=IDS=NMOS:截止飽和非飽和NMOSPMOS增強(qiáng)型耗盡型四端器件襯底偏置效應(yīng)：溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)(短溝效應(yīng)):=L1XdVDS211.3MOSFET基本工作原理11.3.1MOSFET結(jié)構(gòu)11.3.2電流電壓關(guān)系概念3PMOSFET4電流電壓關(guān)系：5Figure11.41增強(qiáng)型輸出特性曲線6Figure11.43耗盡型輸出特性曲線7§5-1MOS傳輸門(mén)

MOS傳輸門(mén)就是通過(guò)控制MOS管的導(dǎo)通和截止來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸控制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，是組成MOS電路的基本單元之一。8

思考題1.NMOS傳輸門(mén)、PMOS傳輸門(mén)、CMOS傳輸門(mén)各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？2.傳輸門(mén)的傳輸速度與哪些因素有關(guān)？95.1.1單溝傳輸門(mén)

1.

NMOS傳輸門(mén)IOG“0”IOGG為“1”電平時(shí)NMOS開(kāi)啟，傳送信號(hào)G為“0”電平時(shí)NMOS管截止，不傳送信號(hào)。O點(diǎn)電容通過(guò)飽和導(dǎo)通的NMOS管放電，NMOS管逐漸進(jìn)入非飽和，放電加快，最終O點(diǎn)達(dá)到與I點(diǎn)相同的“0”。(1)由I向O傳送“0”時(shí)(假設(shè)O初始為“1”)105.1.1單溝傳輸門(mén)

1.

NMOS傳輸門(mén)(續(xù))“1”IOG

O點(diǎn)電容通過(guò)飽和導(dǎo)通的NMOS管充電，當(dāng)O點(diǎn)電位上升到比G點(diǎn)電位低一個(gè)VTn時(shí)，NMOS管截止。即最終O點(diǎn)達(dá)到的“1”比G點(diǎn)的“1”低一個(gè)VTn(有襯底偏值效應(yīng))。(2)由I向O傳送“1”時(shí)(假設(shè)O初始為“0”)115.1.1單溝傳輸門(mén)

2.

PMOS傳輸門(mén)G為“0”電平時(shí)PMOS開(kāi)啟，傳送信號(hào)G為“1”電平時(shí)PMOS管截止，不傳送信號(hào)。O點(diǎn)電容通過(guò)飽和導(dǎo)通的PMOS管充電，PMOS管逐漸進(jìn)入非飽和，充電加快，最終O點(diǎn)達(dá)到與I點(diǎn)相同的“1”。(1)由I向O傳送“1”時(shí)(假設(shè)O初始為“0”)IOG“1”IOG125.1.1單溝傳輸門(mén)

2.

PMOS傳輸門(mén)(續(xù))

O點(diǎn)電容通過(guò)飽和導(dǎo)通的PMOS管放電，當(dāng)O點(diǎn)電位下降到比G點(diǎn)電位高一個(gè)|VTp|時(shí)，PMOS管截止。即最終O點(diǎn)達(dá)到的“0”比G點(diǎn)的“0”高一個(gè)|VTp|

(有襯底偏值效應(yīng))。(2)由I向O傳送“0”時(shí)(假設(shè)O初始為“1”)“0”IOG135.1.2CMOS傳輸門(mén)O點(diǎn)電容通過(guò)飽和導(dǎo)通的NMOS管和PMOS管放電，NMOS管逐漸進(jìn)入非飽和，PMOS管逐漸截止，最終O達(dá)到與I相同的“0”。(1)由I向O傳送“0”(O初始為“1”)OIGGG為“0”電平、G為“1”電平時(shí)NMOS、PMOS管都截止。G為“1”電平時(shí)、G為“0”電平NMOS、PMOS管都開(kāi)啟。OIGG“0”145.1.2CMOS傳輸門(mén)(續(xù))

O點(diǎn)電容通過(guò)飽和導(dǎo)通的NMOS管和PMOS管充電，PMOS管逐漸進(jìn)入非飽和，NMOS管逐漸截止，最終O達(dá)到與I相同的“1”

。(2)由I向O傳送“1”(O初始為“0”)OIGG“1”155.1.3MOS傳輸門(mén)的速度GViVoGViVoGnViVoGp

MOS傳輸門(mén)的傳輸速度與節(jié)點(diǎn)電容、前級(jí)驅(qū)動(dòng)能力、和自身MOS管的W/L有關(guān)。

對(duì)于自身來(lái)說(shuō)，W/L越大，導(dǎo)通電阻越小，傳輸速度越快。

對(duì)于單溝傳輸門(mén)來(lái)說(shuō)，傳送“1”和“0”的速度不同，而對(duì)于CMOS傳輸門(mén)可以達(dá)到相同。165.1.4MOS傳輸門(mén)的特點(diǎn)1)NMOS傳輸門(mén)能可靠地快速傳送“0”電平，傳送“1”電平時(shí)較慢，且有閾值損失；2)PMOS傳輸門(mén)能可靠地快速傳送“1”電平，傳送“0”電平時(shí)較慢，且有閾值損失；3)CMOS傳輸門(mén)能可靠地快速傳送“1”電平和“0”電平，但需要兩種器件和兩個(gè)控制信號(hào)4)MOS傳輸門(mén)具有雙向傳輸性能5)MOS傳輸門(mén)屬于無(wú)驅(qū)動(dòng)衰減性傳輸17§5-2靜態(tài)MOS反相器

MOS反相器特性的分析是MOS基本邏輯門(mén)電路分析的重要基礎(chǔ)。18思考題1.各種MOS反相器的結(jié)構(gòu)有何不同？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？2.各種MOS反相器的輸出高低電平是多少？分別受什么因素影響？3.什么叫有比電路？什么叫無(wú)比電路？4.各種MOS反相器的速度、功耗、噪聲容限分別受哪些因素影響？195.2.1電阻負(fù)載NMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和工作原理VOH=VDD(VDD–VOH)/RL=0Vi為低電平VOL時(shí)，MI截止Vi為高電平VOH時(shí)，MI非飽和(VDD–VOL)

/RL

=KI[2(VOH

-VTI)VOL-VOL2]ViVoRLVDDMI

VOL

VDD1+2KI

RL(VOHVTI)其中:KI=WL()oxo2tox205.2.1電阻負(fù)載NMOS反相器

2.基本特性RL若小：VOL高，功耗大，tr小;W/L若小(即KI小)：VOL高，功耗小,，tf大。ViVoRLVDDMNRL減小VILVIHVOHVOLVoVi0

VOL

VDD1+2KI

RL(VOHVTI)0VitVDD0VotVDD215.2.2E/E飽和負(fù)載NMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和工作原理ViVoVDDMLMIVOH=VDDVTL

KL(VDD-VOH-VTL)2=0Vi為低電平VOL時(shí),MI截止,ML飽和Vi為高電平VOH時(shí),MI非飽和,ML飽和KL(VDD-VOL-VTL)2=KI[2(VOH-VTI)VO-VO2]其中：R

=KIKL=(W/L)I(W/L)LVOL

(VDDVTL

)22R(VOHVTI)有比電路225.2.2E/E飽和負(fù)載NMOS反相器

2.單元特點(diǎn)ViVoVDDMLMIVoViR減小(KI/

KL)(1)VOH比電源電壓VDD低一個(gè)閾值電壓Vt（有襯底偏值效應(yīng)）；(3)ML和MI的寬長(zhǎng)比分別影響tr和tf。(4)上升過(guò)程由于負(fù)載管逐漸接近截止，tr較大。(2)VOL與R有關(guān)，為有比電路；0Vot235.2.3E/E非飽和負(fù)載NMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和工作原理ViVoVDDMLMIVGG

VOH=VDDKL[2(VGG-VOH

-VTL)(VDD-VOH)

-(VDD

-VOH)

2]

=0VGG

>

VDD

+VTL

Vi為VOL時(shí)，MI截止，ML非飽和245.2.3E/E非飽和負(fù)載NMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和工作原理(續(xù))ViVoVDDMLMIVGGKI

[2(VOH

-VTI)VOL-VOL2]

KL[2(VGG

-VOL

-VTL)(VDD

-VOL)

-(VDD

-VOL)

2]

=VOL

VDD22mR(VOHVTI)其中：R

=KIKL=(W/L)I(W/L)Lm

=VDD2(VGGVTL)VDD0m<1Vi為VOH時(shí)，MI非飽和，ML非飽和255.2.3E/E非飽和負(fù)載NMOS反相器

2.單元特點(diǎn)ViVoVDDMLMIVGGVoVi(KI/KL)R增大(1)雙電源(2)VOH=VDD

(3)VOL與R有關(guān)，為有比電路；(4)VGG越高，tr越小，但是VOL越大，功耗越大。265.2.4自舉負(fù)載NMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和自舉原理初始狀態(tài)：VI=VOH，Vo=VOLMB、ML飽和、MI非飽和VOL

(VDDVTB

VTL

)22R(VOHVTI)其中：

R

=KIKL=(W/L)I(W/L)L有比電路ViVoVDDMBMIMLCBVGLVGL=VDDVTB275.2.4自舉負(fù)載NMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和自舉原理(續(xù))自舉過(guò)程：Vi

變?yōu)閂OL,MI截止,Vo上升，

VGL隨Vo上升(電容自舉)，

MB截止,ML逐漸由飽和進(jìn)入非飽和導(dǎo)通，上升速度加快。自舉結(jié)果：

tr縮短，VOH可達(dá)到VDD。ViVoVDDMBMIMLCBVGL285.2.4自舉負(fù)載NMOS反相器

2.寄生電容與自舉率VGL

CO

=

VGSLCB

VGL=

VGSL+VoVGL=Vo=1+Co/CB1自舉率定義：CO由于寄生電容CO的存在：應(yīng)盡可能較小寄生電容Co，使達(dá)到80%以上。ViVoVDDMBMIMLCBVGL295.2.4自舉負(fù)載NMOS反相器

3.漏電與上拉自舉電路中的漏電，會(huì)使自舉電位VGL下降(尤其是低頻)，最低可降到：VGL=VDDVTB，因而ML變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通，輸出VOH降低：VOH=VDDVTBVTL為了提高輸出高電平，加入上拉元件MA

(或RA)。ViVoVDDMBMIMLCBVGLMA305.2.5E/DNMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和工作原理ViVoVDDMDMEVOH=VDDKD[2(0

-VTD)(VDD

-VOH)-

(VDD

-VOH)

2]

=0Vi為VOL時(shí)，ME截止，MD非飽和MD為耗盡型器件，VTD<0，ME

為增強(qiáng)型器件，VTE>0，315.2.5E/DNMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和工作原理（續(xù)）ViVoVDDMDMEKE[2(VOH

-VTE)VOL-VOL2]

KD(0

-VTD)2=VOL

VTD

22R(VOHVTE)其中：R

=KEKD=(W/L)E(W/L)L有比電路（近似于無(wú)比電路）Vi為VOH時(shí)，ME非飽和，MD飽和325.2.5E/DNMOS反相器

2.單元特點(diǎn)(1)VOH比可達(dá)到電源電壓VDD(2)VOL與R有關(guān)，但是VTD是關(guān)鍵的因素，近似于無(wú)比電路，面積小。(3)上升過(guò)程由于負(fù)載管由飽和逐漸進(jìn)入非飽和，tr縮短，速度快。ViVoVDDMDME335.2.6CMOS反相器

1.結(jié)構(gòu)和工作原理ViVoVDDMPMNVi為VOL時(shí)，MN截止，MP非飽和-Kp

[2(VOL-VDD-VTP)(VOH-VDD)–(VOH-VDD)2]=0VOH=VDDVi為VOH時(shí)，MN非飽和，MP截止Kn[2(VOH-VTN)VOL-VOL2]=0VOL=0

無(wú)比電路MP為PMOS,VTP<0,MN

為NMOS,VTN>0345.2.6CMOS反相器

2.電壓傳輸特性及器件工作狀態(tài)表ViVoVDDMPMN截止非飽和VDD+VTP<ViVDD飽和非飽和VO+VTN<ViVDD+VTP飽和飽和VO+VTPViVO+VTN非飽和飽和VTNVi<VO+VTP非飽和截止0Vi<VTNP管N管輸入電壓范圍0VOViVDDVDDVDD+VTPVTN355.2.6CMOS反相器

3.噪聲容限

0VOViVDDVILmaxVIHminVOHminVOLmaxSlope=-1VDDVOHminVSSVOLmaxVILmaxVIHminVNMLmaxVNMHmax(1)指定噪聲容限VNMmax=min{VNMHmax,VNMLmax

}365.2.6CMOS反相器

3.噪聲容限（續(xù)）

(2)最大噪聲容限VNMH=VOH-V*

=VDD-V*

VNML=V*-VOL=V*Vi

=VDD+VTP

+VTN

o1

+

o當(dāng)V*為Vdd/2時(shí)，噪聲容限為最大（Vdd/2）其中：o=KNKP=N(W/L)NP(W/L)PV*將隨著o的變化而向相反方向變化NMOS和PMOS都飽和時(shí)有:記作V*V*VDD0VOViVDDo增大375.2.6CMOS反相器

4.瞬態(tài)特性

VoVDDViMPMNCL0VotVDD0VitVDDCL為負(fù)載電容，帶負(fù)載門(mén)數(shù)越多，連線越長(zhǎng)，CL越大，延遲越大。385.2.6CMOS反相器

4.瞬態(tài)特性（續(xù)1）

(1)上升時(shí)間ViVoVDDMPMNCL0VotVDD90%10%tr2VDD

KP(VDD|VTP|)CL|VTP|

0.1VDDVDD

|VTP|

+1ln(19VDD

20|VTP|

)=KP越大tr越小tr

=

tr1

+tr2395.2.6CMOS反相器

4.瞬態(tài)特性（續(xù)2）

(2)下降時(shí)間ViVoVDDMPMNCL2VDD

KN(VDDVTN)CLVTN0.1VDDVDD

VTN

+1ln(19VDD

20VTN)=KN越大tf越小0VotVDD90%10%tftf

=

tf1

+tf2

405.2.6CMOS反相器

4.瞬態(tài)特性（續(xù)3）

(3)平均對(duì)延遲時(shí)間

tpd=(tpHL+

tpLH)/20VitVDD50%0Vot50%tpHLVDDtpLHViVoVDDMPMN415.2.6CMOS反相器

5.功耗特性ViVoVDDMPMN(1)靜態(tài)功耗PS

理想情況下靜態(tài)電流為0，實(shí)際存在漏電流（表面漏電，PN結(jié)漏電），有漏電功耗：PS

=IosVDDCMOS電路功耗由三部分組成：靜態(tài)功耗、瞬態(tài)功耗和節(jié)點(diǎn)電容充放電功耗。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小PN結(jié)面積425.2.6CMOS反相器

5.功耗特性（續(xù)1）

(2)瞬態(tài)功耗Pt

ViVoVDDMPMNCOCI0Vit0ITtPt

21(tr+tf)ITmaxVDD

c由于節(jié)點(diǎn)都存在寄生電容，因而狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)輸入波形有一定的斜率，使NMOS和PMOS都處于導(dǎo)通態(tài)，存在瞬態(tài)電流，產(chǎn)生功耗：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小tr和tf435.2.6CMOS反相器

5.功耗特性（續(xù)2）

(3)電容充放電功耗Pc

在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，結(jié)點(diǎn)電位的上升和下降，都伴隨著結(jié)點(diǎn)電容的充放電過(guò)程，產(chǎn)生功耗：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小節(jié)點(diǎn)寄生電容Pc=CL

VDD

2ViVoVDDMPMNCL445.2.6CMOS反相器

7.最佳設(shè)計(jì)

ViVoVDDMPMN(1)最小面積方案

芯片面積A=(WnLn+WpLp)按工藝設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)最小尺寸Lp=LnWp=Wn

面積小、功耗小、非對(duì)稱延遲(2)對(duì)稱延遲方案

上升時(shí)間與下降時(shí)間相同tr=tf

應(yīng)有：Kp=Kn，一般?。篖p=Ln則有：Wp/Wn

=n/p2455.2.6CMOS反相器

7.最佳設(shè)計(jì)

ViVoVDDMPMN(3)對(duì)延遲最小方案（Tpd最?。?/p>

一般取：Lp=Ln

Wp/Wn=1~2

CL=CE+(WpLp+WnLn)

Cg0TpdWp/Wn00.40.81.21.62.02.4寄生電容CE增大Lp=Ln465.2.6CMOS反相器

7.最佳設(shè)計(jì)

(4)級(jí)間最佳驅(qū)動(dòng)方案

Cg共N級(jí)CL0e5/ln設(shè)：級(jí)間尺寸比為，CL/Cg

=驅(qū)動(dòng)相同負(fù)載延遲為1N-2N-1一般取=2～5則：每級(jí)門(mén)延遲為，總延遲為N,N=，N=ln/ln可見(jiàn)：=e時(shí)，總延遲最小因此有：N=ln(/ln)475.2.6CMOS反相器

8.單元版圖示例

485.2.7習(xí)題P134~135：7.1

自舉MOS反向器7.2、7.3

E/DNMOS反向器7.4、CMOS反向器49§5-3靜態(tài)MOS門(mén)電路50

思考題

1.NMOS門(mén)電路中，輸入端數(shù)對(duì)特性有何影響（靜態(tài)和瞬態(tài)）？設(shè)計(jì)時(shí)如何考慮？

2.CMOS門(mén)電路中，輸入端數(shù)對(duì)特性有何影響（靜態(tài)和瞬態(tài)）？設(shè)計(jì)時(shí)如何考慮？515.3.1NMOS門(mén)電路

1.或非門(mén)（nor?）VDDABCFVDDABCF輸入管等效

等效為反相器進(jìn)行性能分析，按最壞條件滿足性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。525.3.1NMOS門(mén)電路

2.與非門(mén)（nand?）

等效為反相器時(shí)，等效輸入管寬長(zhǎng)比減小，嚴(yán)重影響VOL和tf，因此輸入端數(shù)不宜過(guò)多。VDDABF輸入管等效VDDABF535.3.1NMOS門(mén)電路

3.與或非門(mén)（aoi?…?）VDDABCFDEVDDFABCDE545.3.1NMOS門(mén)電路

4.或與非門(mén)（oai?…?）VDDAFDBCEVDDFADBCE555.3.1NMOS門(mén)電路

5.異或門(mén)（xor）VDDFABVDDVDDVDDABFF=A·B+A·B=A+B+A·B565.3.1NMOS門(mén)電路

6.異或非門(mén)（nxor）F=A·B+A·B=AB·(A+

B)VDDVDDVDDABFVDDFAB575.3.1NMOS門(mén)電路

6.異或非門(mén)（nxor）續(xù)F=A·B+A·BVDDABF

電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是與其它單元級(jí)聯(lián)時(shí)會(huì)有電流灌入前級(jí)，影響輸出低電平。585.3.1NMOS門(mén)電路

7.同相推挽輸出驅(qū)動(dòng)門(mén)VDDAFVDDAFVDDAFE/D結(jié)構(gòu)輸出上拉結(jié)構(gòu)輸出輸出高電平低595.3.1NMOS門(mén)電路

8.反相推挽輸出驅(qū)動(dòng)門(mén)VDDAFVDDAFVDDAFE/D結(jié)構(gòu)輸出上拉結(jié)構(gòu)輸出輸出高電平低605.3.1NMOS門(mén)電路

9.三態(tài)驅(qū)動(dòng)門(mén)FAEnVDDFAEnVDD同相反相615.3.2CMOS門(mén)電路

1.或非門(mén)（nor?）(1)電路結(jié)構(gòu)示例VDDCBFnor4ADVDDABFFnor2VDDCBFnor3A625.3.2CMOS門(mén)電路

1.或非門(mén)（nor?）(2)性能分析示例VDDABFnor2PMOS管導(dǎo)通時(shí)等效PMOS管的寬長(zhǎng)比減小NMOS管隨著導(dǎo)通NMOS管個(gè)數(shù)的增加等效寬長(zhǎng)比加大輸入端數(shù)過(guò)多將嚴(yán)重影響tr(速度)和噪聲容限635.3.2CMOS門(mén)電路

1.或非門(mén)（nor?）(3)單元版圖示例645.3.2CMOS門(mén)電路

2.與非門(mén)（nand?）(1)電路結(jié)構(gòu)示例VDDABFnand4CDFABnand3CVDDABFnand2VDD655.3.2CMOS門(mén)電路

2.與非門(mén)（nand?）(2)性能分析示例NMOS管導(dǎo)通時(shí)等效NMOS管的寬長(zhǎng)比減小PMOS管隨著導(dǎo)通PMOS管個(gè)數(shù)的增加等效寬長(zhǎng)比加大ABFnand2VDD輸入端數(shù)過(guò)多將嚴(yán)重影響tf(速度)和噪聲容限665.3.2CMOS門(mén)電路

2.與非門(mén)（nand?）(3)單元版圖示例67685.3.2CMOS門(mén)電路

3.與或非門(mén)（aoi）(1)示例1:aoi32VDDABFCEDABCDE69705.3.2CMOS門(mén)電路

3.與或非門(mén)（aoi?..?）(2)示例2:aoi221VDDABFDABCEEDC715.3.2CMOS門(mén)電路

4.或與非門(mén)（oai?..?）(1)示例1:oai32VDDABFDABCEDCE725.3.2CMOS門(mén)電路

4.或與非門(mén)（oai?..?）(2)示例2:oai221VDDACFABEBEDDC735.3.2CMOS門(mén)電路

5.異或門(mén)（xor）(1)示例1ABFF=A+B+A·B745.3.2CMOS門(mén)電路

5.異或門(mén)（xor）(2)示例2、3AVDDBFVDDVDDABF755.3.2CMOS門(mén)電路

6.異或非門(mén)（nxor）

(1)示例1ABFF=A·B·(A+B)765.3.2CMOS門(mén)電路

6.異或非門(mén)（nxor）(2)示例2、3ABFVDDVDDVDDABF775.3.2CMOS門(mén)電路

7.驅(qū)動(dòng)三態(tài)門(mén)FAEnVDDFAEnVDDVDDAFCCCC785.3.2CMOS門(mén)電路

8.鐘控三態(tài)門(mén)VDDACFCABFCCVDDABFCCVDD鐘控或非門(mén)鐘控與非門(mén)鐘控反相器795.3.2CMOS門(mén)電路

9.偽NMOS邏輯門(mén)用一個(gè)常通PMOS代替CMOS邏輯中的P型邏輯塊，簡(jiǎn)化了電路，減小了輸入電容。但是，增加了靜態(tài)功耗，抬高了VOL(有比電路)。VDDFA1A2A3B1B2N邏輯塊VDDA1FCA2B1B2DN邏輯塊805.3.3習(xí)題P164~165：8.1

CMOS電路圖8.2、8.3

E/DNMOS計(jì)算8.4功能分析（三態(tài)）81§5-4動(dòng)態(tài)MOS電路

825.4.1動(dòng)態(tài)MOS電路基本原理

MOS管的柵極存在寄生電容，而且漏電小。因此，具有一定時(shí)間的信號(hào)存儲(chǔ)功能。為了信號(hào)不被丟失，有最低工作頻率限制。VoViVDDMPMNViVoVDDMLMI835.4.2動(dòng)態(tài)NMOS電路

1.基本單元結(jié)構(gòu)—有比電路ViVoVDDDViDVo845.4.2動(dòng)態(tài)NMOS電路

2.改進(jìn)的單元結(jié)構(gòu)—無(wú)比電路VoViVoVDD2D1Vi21D855.4.2動(dòng)態(tài)NMOS電路

3.改進(jìn)的單元結(jié)構(gòu)—低功耗無(wú)比電路ViVo21ViVo2D11D865.4.2動(dòng)態(tài)NMOS門(mén)電路示例

4.門(mén)電路示例AVoVDDDBBVoVDD2D1AAVo2D11DC875.4.2動(dòng)態(tài)NMOS門(mén)電路示例

4.移位寄存器示例ViVo2D111F22E885.4.3動(dòng)態(tài)CMOS單元電路

1.基本單元結(jié)構(gòu)VDDABFVcVDDABFCC895.4.3動(dòng)態(tài)CMOS單元電路

2.移位寄存器示例ViVoVDDVDD905.4.3動(dòng)態(tài)CMOS單元電路

3.改進(jìn)的單元結(jié)構(gòu)—預(yù)充結(jié)構(gòu)VDDFA1A2A3B1B2N邏輯塊預(yù)充管

若預(yù)充過(guò)程中輸入都為“0”，預(yù)充結(jié)束后，輸入信號(hào)才到達(dá)，會(huì)出現(xiàn)電荷再分配問(wèn)題。

若預(yù)充過(guò)程中輸入信號(hào)到達(dá)，可能會(huì)產(chǎn)生比較大的直流功耗。915.4.3動(dòng)態(tài)CMOS單元電路

3.改進(jìn)的單元結(jié)構(gòu)—預(yù)充求值結(jié)構(gòu)AVoVDDB1預(yù)充管求值管NC1型邏輯塊

預(yù)充過(guò)程中，輸入信號(hào)到達(dá)，求值過(guò)程中輸入信號(hào)不可改變。避免了電荷再分配和產(chǎn)生大的直流功耗問(wèn)題。925.4.4動(dòng)態(tài)CMOS電路的級(jí)聯(lián)

1.級(jí)聯(lián)的問(wèn)題后級(jí)門(mén)開(kāi)始求值時(shí)，輸入信號(hào)并不是前級(jí)門(mén)求出的值，而是前級(jí)門(mén)預(yù)充的值“1”。因此，當(dāng)前級(jí)門(mén)求出值時(shí)，后級(jí)門(mén)預(yù)充的“1”已丟失，無(wú)法再進(jìn)行正確求值。AVoVDDB1預(yù)充管求值管C1AVoVDDB1預(yù)充管求值管C1N邏輯塊935.4.4動(dòng)態(tài)CMOS電路的級(jí)聯(lián)

2.多項(xiàng)時(shí)鐘解決級(jí)聯(lián)問(wèn)題準(zhǔn)兩相時(shí)鐘21一級(jí)預(yù)充、鎖存一級(jí)求值二級(jí)求值二級(jí)預(yù)充、鎖存二級(jí)求值一級(jí)預(yù)充、鎖存AVoVDDBC1預(yù)充管求值管AVoVDDB2預(yù)充管求值管C221121N邏輯塊945.4.4動(dòng)態(tài)CMOS電路的級(jí)聯(lián)

3.

Domino邏輯解決級(jí)聯(lián)問(wèn)題AVoVDDBC1預(yù)充管求值管AVoVDDB1預(yù)充管求值管C11N邏輯塊總是當(dāng)前級(jí)門(mén)求出值時(shí)，后級(jí)門(mén)才開(kāi)始進(jìn)行求值。955.4.4動(dòng)態(tài)CMOS電路的級(jí)聯(lián)

4.

N-P邏輯解決級(jí)聯(lián)問(wèn)題AVoVDDBC預(yù)充管求值管邏輯塊NAVoVDDBC預(yù)充管求值管邏輯塊P96§5.5MOS觸發(fā)器電路975.5.1MOSRS觸發(fā)器

1.基本RS觸發(fā)器—結(jié)構(gòu)1RSQQQQRSNMOS(E/D)電路圖QQSRVDDVDDVDDVDDQQSRCMOS電路圖不能有“11”狀態(tài)985.5.1MOSRS觸發(fā)器

1.基本RS觸發(fā)器—結(jié)構(gòu)2RSQQQQRSNMOS(E/D)電路圖QQSRVDDVDDCMOS電路圖QQSRVDD不能有“00”狀態(tài)995.5.1MOSRS觸發(fā)器

2.鐘控RS觸發(fā)器—結(jié)構(gòu)1RSQQQQRSCPCPNMOS(E/D)電路圖QQSRVDDVDDCPCPCMOS電路圖QSCPQRVDDCPCP不能有“11”狀態(tài)1005.5.1MOSRS觸發(fā)器

2.鐘控RS觸發(fā)器—結(jié)構(gòu)2RSQQQQRSCPCPQQSRVDDVDDCPNMOS(E/D)電路圖QQSRCPVDDCPCPCMOS電路圖不能有“00”狀態(tài)1015.5.1MOSRS觸發(fā)器

2.鐘控RS觸發(fā)器—結(jié)構(gòu)3RSCPQQQQRSCPVDDCPCPCPCMOS電路圖不能有“11”和“00”狀態(tài)1025.5.2靜態(tài)MOSD觸發(fā)器

1.電平觸發(fā)D觸發(fā)器(鎖存器Latch)DQQCPQQDCP高電平觸發(fā)QQDCPQQCPD低電平觸發(fā)1035.5.2靜態(tài)MOSD觸發(fā)器

2.邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器(主從D觸發(fā)器)—后沿下降沿（后沿）觸發(fā)QQDCPDQ’Q’CPQQDQ’Q’CPQQ1045.5.2靜態(tài)MOSD觸發(fā)器

2.邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器(主從D觸發(fā)器)—前沿上升沿（前沿）觸發(fā)QQDCPDQ’Q’CPQQDQ’Q’CPQQ1055.5.3準(zhǔn)靜態(tài)CMOSD觸發(fā)器

1.電平觸發(fā)D觸發(fā)器(鎖存器Latch)1DQCPCPCPCPQDQCPCPCPCPQDQCPCPCPCPDCPCPQ1065.5.3準(zhǔn)靜態(tài)CMOSD觸發(fā)器

1.電平觸發(fā)D觸發(fā)器(鎖存器Latch)2QCPDCPCPCPQSCPDCPQSRCPCPCLKCPCPCPDCPCPCPQS1075.5.3準(zhǔn)靜態(tài)CMOSD觸發(fā)器

2.邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器（主從D觸發(fā)器）QQDCLKCLKCPCPCPDCPCPCPRQCPCPCPCPQSRSdffprbsb1085.5.3準(zhǔn)靜態(tài)CMOSD觸發(fā)器

3.版圖示例dffpdffpsdffpr1095.5.4斯密特觸發(fā)器

1.NMOS斯密特觸發(fā)器VDDViVo0VotV-V+t0ViV-0VOHVOLVOViV+T1T2VFN1105.5.4斯密特觸發(fā)器

2.CMOS斯密特觸發(fā)器V+V-VDD0VDDVOViVDDViVoVDD0VitV-V+Vo0t111§5.6MOS其它單元電路1120t0Vbt0VcptVa0VRSTt5.6.1振蕩器及分頻電路RSTcpQQDCPabR振蕩器整形二分頻

可以通過(guò)改變反相器級(jí)數(shù)和驅(qū)動(dòng)能力以及增加電阻電容的方式來(lái)改變振蕩頻率。1135.6.2上電復(fù)位電路0ta0bt0ct0tQ00tQ10tQ20tCP來(lái)改變復(fù)位時(shí)間

可以通過(guò)改變電容和MOS管尺寸QQDCPRQQDCPRQQDCPRQ0Q1Q2CPRST應(yīng)用VDDcba1145.6.3沿判斷電路（沿提取電路）

1.判斷上升沿ABF00t0tVAtVBVF可以通過(guò)改變反相延遲時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)改變輸出脈沖的寬度。115地址譯碼控制5.6.3沿判斷電路（沿提取電路）

2.判斷下降沿00t0tVAtVBVFABF1165.6.4開(kāi)關(guān)邏輯電路（傳輸門(mén)邏輯）

1.NMOS多路開(kāi)關(guān)EVCCF=P1·A·B+P2·A·B+P3·A·B+P4·A·BP4P3P2P1AABBF可以通過(guò)增加上拉和驅(qū)動(dòng)電路來(lái)提高速度。1175.6.4開(kāi)關(guān)邏輯電路（傳輸門(mén)邏輯）

2.CMOS多路開(kāi)關(guān)P4P3P2P1ABFAAAABBBBP4P3P2P