集成電路設(shè)計(jì)舉例ppt課件

1、18.1 MOS集成電路的正向設(shè)計(jì)18.1.1 74HC139電路簡(jiǎn)介18.1.2電路設(shè)計(jì)18.1.3工程估算18.1.4電路模擬18.1.5版圖設(shè)計(jì)18.1.6版圖檢查集成電路的正向設(shè)計(jì)集成電路的正向設(shè)計(jì)集成電路的正向設(shè)計(jì) 1 MOS集成電路的正向設(shè)計(jì) 1.1 74HC139電路簡(jiǎn)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(mén)輸出緩沖門(mén)三輸入與非門(mén)輸出門(mén)輸入緩沖門(mén)內(nèi)部門(mén)1.2 電路的設(shè)計(jì)1 輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與TTL電路兼容 驅(qū)動(dòng)10個(gè)TTL輸出高電平時(shí)IoH=20 VoHmin=4.4V輸出低點(diǎn)平時(shí)IoH=4 m VoHmax=0.4V 輸出級(jí)充放電時(shí)間tr=tf15 pF計(jì)算電路如圖所示以15個(gè)PF的電容負(fù)載代替10個(gè)TTL電路來(lái)計(jì)算tr

3、、tf輸入V為的前一級(jí)的輸出被認(rèn)為是理想的輸出，即：ViL=Vss,ViH=Vdd計(jì)算電流時(shí)，負(fù)載為電流負(fù)載，有拉電流的灌電流。（1CMOS N管W/LN的計(jì)算當(dāng)輸入為高電平時(shí)Vi=Vdd）,N管導(dǎo)通后級(jí)TTL電路有較大的灌電流輸入，此時(shí)表示成對(duì)稱(chēng)形式）使方括號(hào)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(jì)算IoH=20時(shí)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(jiǎn)化 四個(gè)三輸入與非門(mén)中只有一個(gè)可被選通并工作,而另三個(gè)不工作,所以在C3端經(jīng)三級(jí)反相器后,將不工作的三輸入與非門(mén)等效為負(fù)載電容CL1,與非門(mén)的兩個(gè)輸入接高電平,只將C3端信號(hào)加在反相器上,因此計(jì)算X點(diǎn)之后的部分.X點(diǎn)以前的部分CS這一條之路,最后將結(jié)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(jí)因而增加了延時(shí)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(mén)三輸入與非門(mén)輸出門(mén)輸入緩沖門(mén)內(nèi)部門(mén)輸出緩沖門(mén) 2.功耗計(jì)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(mén)的柵作為前級(jí)負(fù)載,COX考慮最壞情況,故取PF15C,tLMIN.OX PF71

10、75. 6CaWCaW)CaWCaW(CNjPPPjNNNjPPPjNNPNMHz30fCmw95.20V)VV(fCPDDOLOHCLT總 設(shè)工作頻率 3.延遲估算定義每級(jí)反相器，充電時(shí)間常數(shù)為)(TPDDPLrVVkC放電時(shí)間常數(shù)為： )VV(kCTNDDNLf)1 () 1(12uarthutrr)1()1(12uarthutff于是,充電時(shí)間 放電時(shí)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(jí)反相器的延時(shí)為：61ipdipdns536.10tt（1指標(biāo)要求：輸出級(jí) tr=tf（2指標(biāo)要求：tpHL25 ns tpLH=25 ns tpLH 25 ns (3) 指標(biāo)要求：fwork=30 MHz 兩個(gè)譯碼器的功耗 PD,max=150 mW 即單譯碼器PD,max=75 mW 電路模