集成電路設計舉例ppt課件

1、18.1 MOS集成電路的正向設計18.1.1 74HC139電路簡介18.1.2電路設計18.1.3工程估算18.1.4電路模擬18.1.5版圖設計18.1.6版圖檢查集成電路的正向設計集成電路的正向設計集成電路的正向設計 1 MOS集成電路的正向設計 1.1 74HC139電路簡介 2-4譯碼器： VDDGndY0aA0aCsaA1aY1aY2aY3aY0bA0bA1bY1bY2bY3bCsb74HC139 Cs A1 A0 Y1 Y2 Y3 Y40 0 0 0 1 1 10 0 1 1 0 1 10 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 01 x x 1 1 1 1Y0=Cs+A

2、1+A0=0AY1=Cs+A1+= 1A Y2=Cs+A0=1A 0AY3=Cs+=A A0 0* *A A1 1* *C Cs sA A0 0* *A A1 1* *C Cs sA A0 0* *A A1 1* *C Cs sA A0 0* *A A1 1* *C Cs s輸入門輸出緩沖門三輸入與非門輸出門輸入緩沖門內(nèi)部門1.2 電路的設計1 輸出級電路設計與TTL電路兼容 驅(qū)動10個TTL輸出高電平時IoH=20 VoHmin=4.4V輸出低點平時IoH=4 m VoHmax=0.4V 輸出級充放電時間tr=tf15 pF計算電路如圖所示以15個PF的電容負載代替10個TTL電路來計算tr

3、、tf輸入V為的前一級的輸出被認為是理想的輸出，即：ViL=Vss,ViH=Vdd計算電流時，負載為電流負載，有拉電流的灌電流。（1CMOS N管W/LN的計算當輸入為高電平時Vi=Vdd）,N管導通后級TTL電路有較大的灌電流輸入，此時表示成對稱形式）使方括號中的值和柵電容Cox及電子遷移率un為最小值:2 20 0t tn n0 0i i2 2s st tn n0 0o ox xN N0 0n nd ds sn n) )V VV V( (V V) )V VV V( (V Vi i2 2C C L LWWI Io ox xmma ax xS Si iO O0 0o ox xmmi in nt

4、 t C C2 22 23 30 0mma ax xn n0 0n nmmi in nT TT T 2 2 3 33 30 0 3 34 49 95 51 16 64 4. .6 6L LWWn nmmi in nnIDSn= 20mnuN0= 530nTox=7E-8nVto=0.7nV=4.4nVi=5(2) CMOS P管W/Pp的計算IoH=20時有 VoHmin=4.4V tr=tf 以Ioh1, simulation assumes that the unit is Angstroms. A level-dependent default can override it. See

5、specific MOSFET levels in this manual.NSUB (DNB, NB): Substrate doping.TPG (TPS): Type of gate material, for analytical models.LEVEL 4 TPG default=0. The TPG value can be: TPG = 0 al-gate. TPG = 1 same as source-drain diffusion. TPG = -1 gate type opposite to source-drain diffusion.XJ: Metallurgical

6、 junction depth: XJscaled = XJ SCALMLD (DLAT,LATD):Lateral diffusion into the channel from the source and drain diffusion. If you do not specify LD and XJ, LD default=0.0. If you specify LD, but you do not specify XJ, thensimulation calculates LD from XJ. Default=0.75 XJ. For LEVEL 4 only, lateral d

7、iffusion is derived from LD XJ. LDscaled = LD SCALMXQC: Coefficient of channel charge share attributed to drain; itsrange is 0.0 to 0.5. This parameter applies only toCAPOP=4 and some of its level-dependent aliases.DELTA: Narrow width factor for adjusting the threshold.LAMBDA:Channel length modulati

8、on.工程估算1.模型簡化 四個三輸入與非門中只有一個可被選通并工作,而另三個不工作,所以在C3端經(jīng)三級反相器后,將不工作的三輸入與非門等效為負載電容CL1,與非門的兩個輸入接高電平,只將C3端信號加在反相器上,因此計算X點之后的部分.X點以前的部分CS這一條之路,最后將結果乘以3倍就可以了.從輸入到輸出的所有各支路中,只有C3端加入了緩沖級因而增加了延時與功耗,因此估算考慮最壞的情況CSOutV=5.0L=3uW=1138.5uL=3uW=229.5uL=3uW=46.5uL=3uW=46.5uL=3uW=46.5uL=3uW=118.5uL=3uW=1uL=3uW=46.5uL=3uW=4

9、6.5uL=3uW=495uL=3uW=103.5uL=3uW=63uL=3uW=63uL=3uW=63uL=3uW=54uL=3uW=21uL=3uW=345uC=10pFC=10pFCSA1A2Y0Y1Y2Y3NAND3NAND3NAND3NAND3輸入門三輸入與非門輸出門輸入緩沖門內(nèi)部門輸出緩沖門 2.功耗計算 靜態(tài)功耗.瞬態(tài)功耗,交變功耗,只考慮瞬態(tài)功耗PT=CL總fC(VOHVOL)VDDnCL總LPN1LCCCLPN1LCCC)(PF21. 6LC)WW(COXPNMAX. 1L柵電容 4路三輸入與非門的柵作為前級負載,COX考慮最壞情況,故取PF15C,tLMIN.OX PF71

10、75. 6CaWCaW)CaWCaW(CNjPPPjNNNjPPPjNNPNMHz30fCmw95.20V)VV(fCPDDOLOHCLT總 設工作頻率 3.延遲估算定義每級反相器，充電時間常數(shù)為)(TPDDPLrVVkC放電時間常數(shù)為： )VV(kCTNDDNLf)1 () 1(12uarthutrr)1()1(12uarthutff于是,充電時間 放電時間1 . 0u1u為從低電平充到高電平的歸一化電平,u為從高電平放電到低電平的歸一化電平。估算中取值 1 . 0u19 . 0u21 . 0u19 . 0u2 9 . 0arth) 19 . 0)(k1k1(VVC21)u1 (tha) 1u)(21)tt (21tnpTDBL1r2frPHLPLHpdn一級反相器的延時為：61ipdipdns536.10tt（1指標要求：輸出級 tr=tf（2指標要求：tpHL25 ns tpLH=25 ns tpLH 25 ns (3) 指標要求：fwork=30 MHz 兩個譯碼器的功耗 PD,max=150 mW 即單譯碼器PD,max=75 mW 電路模