大數(shù)電-數(shù)電習(xí)題課hw3參考答案

數(shù)電第三次作業(yè)講解By洪杰4月19日1.某0.25um工藝的NMOS和PMOS器件的閾值電壓分別為0.45V和-0.4V,電源電壓為2.5V,本征導(dǎo)電因子

請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)噪聲容限最大的反相器，且兩個(gè)器件寬度之和不超過2um。由反相器邏輯閾值定義的最大噪聲容限經(jīng)換算0.25um工藝下取

又

則2.如果上題中為了節(jié)約面積，NMOS和PMOS的器件寬度均取為0.25um，則該反相器的噪聲容限為多少，該反相器驅(qū)動(dòng)0.5fF電容的上升和下降時(shí)間分別為多少？（設(shè)階躍輸入）上升下降時(shí)間計(jì)算3.用相同的反相器構(gòu)成一個(gè)5級環(huán)振，設(shè)環(huán)振中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電容為C0（包括漏區(qū)電容和柵電容），振蕩周期為T。如果在其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)增加一個(gè)3C0的電容，則環(huán)振的振蕩周期變?yōu)槎嗌?？環(huán)振的周期是每級反相器的由高到低和由低到高的傳輸延遲時(shí)間之和

其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載電容變成原來的4倍，延遲應(yīng)該等比例增加為4倍4.利用題1中的工藝參數(shù)構(gòu)建一個(gè)level1的hspice模型參數(shù)mymos（mynmos和mypmos），其他參數(shù)（柵氧厚度tox＝10nm，零偏單位面積結(jié)電容Cj＝2fF/um2，零偏單位周長結(jié)電容Cjsw＝0.25fF/um，其他未定義參數(shù)hspice會取其默認(rèn)值）。對題1中的反相器掃描出VTC曲線，測量出邏輯閾值電平Vit；將反相器的輸入輸出短接，進(jìn)行瞬態(tài)分析，測量其電壓；對于題2中的反相器測量其階躍輸入情況下的上升/下降時(shí)間和延遲時(shí)間。Hspice代碼VCC

VDD

0

DC

2.5VVIN

in

0

DC

0VM1

out

in

0

0

mynmos

L=0.25U

W=0.55UM2

out

in

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=1.45U.DC

VIN

0

2.5

0.01.PROBE.MODELmynmosNMOSlevel=1VTO=0.45KP=6E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=0.250e-09.MODELmypmosPMOSlevel=1VTO=-0.4KP=2E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=0.250e-09.END反相器VTC曲線VCC

VDD

0

DC

2.5VM1

out

out

0

0

mynmos

L=0.25U

W=0.55UM2

out

out

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=1.45U.tran

0.01n

2n.MODELmynmosNMOSlevel=1VTO=0.45KP=6E-5TOX=1.0E-8

+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.MODELmypmosPMOSlevel=1VTO=-0.4KP=2E-5TOX=1.0E-8

+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.END輸入輸出短接時(shí)穩(wěn)定電壓VCC

VDD

0

DC

2.5Vvin

in

0

pulse

0v

2.5v

0.1ns

0.01n

0.01n

1n

2nM1

out

in

0

0

mynmos

L=0.25U

W=0.25UM2

out

in

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=0.25Ucc

out

0

0.5f

.tran

0.01n

5n.MODELmynmosNMOSlevel=1VTO=0.45KP=6E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.MODELmypmosPMOSlevel=1VTO=-0.4KP=2E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.END由低到高傳輸延遲tpLH=2.2E-11

由高到低傳輸延遲tpHL=9.1E-12

下降時(shí)間tf=

1.3E-11

上升時(shí)間tr=

3.8E-115.利用題1中的反相器構(gòu)建一個(gè)9級環(huán)振，利用mymos模型參數(shù)進(jìn)行仿真，測量振蕩周期，并求出反相器的延遲時(shí)間；利用書上30頁的0.25um設(shè)計(jì)規(guī)則，計(jì)算NMOS和PMOS器件的源漏區(qū)周長和面積參數(shù)，重新進(jìn)行仿真并測量振蕩周期。（hspice仿真過程如果無法起振利用.ic命令設(shè)個(gè)初始電壓值）VCC

VDD

0

DC

2.5V.param

wn=0.55u.param

wp=1.45uM1

out1

out

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wnM2

out1

out

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wpM3

out2

out1

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wnM4

out2

out1

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wp...M15

out8

out7

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wpM16

out8

out7

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wnM17

out

out8

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wpM18

out

out8

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wn.IC

out

2.5v.tran

0.001n

0.8n.MODEL

mynmos

NMOS

level=1

VTO=0.45

KP=6E-5

TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-