超大規(guī)模集成電路2017年秋段成華老師第三次作業(yè)

Assignment3UsingHSPICEandTSMC0.18μmCMOStechnologymodelwith1.8Vpowersupply,plotthesubthresholdcurrentIDSUBversusVBS,andthesaturationcurrentIDSATversusVBSforanNMOSdevicewithW=400nmandL=200nm.SpecifytherangeforVBSas0to–2.0V.Explaintheresults.IDSUB和VBS的圖如下圖所示IDSATversusVBS如下圖所示：從圖中可以看出，隨著VBS的增加IDS在逐漸減小，其中亞閾值區(qū)域電流越來越接近0，從而使得NMOS的閾值電壓上升，原先的閾值電壓出在亞閾值趨于應有電流，但是現(xiàn)在已經(jīng)沒有了。這主要是因為當在源與體之間加上一個襯底偏置電壓VSB時，使得源極與襯底之間形成的寄生二極管正向導通，產(chǎn)生一個漏電流，使得IDS減小。同時，它使強反型所要求的表面電勢增加并且變?yōu)?2ΦF+VSB,從而使得NMOS導通所需要的閾值電壓增大，*SPICEINPUTFILE:problem.spID-VBS.param Supply=1.8 *SetvalueofVdd.lib 'C:\synopsys\Hspice_A-2007.09\tsmc018\mm018.l'TT *Set0.18umlibrary.opt scale=0.1u *Setlambda*.modelpchPMOSlevel=49version=3.1*.modelnchNMOSlevel=49version=3.1mnVddgatenGndbnnch l=2w=4ad=20pd=4as=20ps=4Vdd Vdd 0'Supply'Vgsn gaten Gnd dcVbsn bn Gnd dc.dcVbsn0-2-0.05Vgsn 0.61.80.2.print dc I1(mn).endUsingHSPICEandTSMC0.18umCMOStechnologymodelwith1.8Vpowersupply,plotlogIDSversusVGSwhilevaryingVDSforanNMOSdevicewithL=200nm,W=800nmandaPMOSwithL=200nm,W=2μm.Explaintheresults.圖中紅線表示NMOS的IDS對VGS的曲線，從圖中可以看出，隨著VGS的增大IDS的電流先為0，到后來逐漸增大，最后IDS對VGS的關系接近一個線性變化，且NMOS的導通電壓約為0.43V，當VGS=0.43V的時候NMOS導通。從圖中可以看出，隨著VDS的增大，相同VGS下IDS在逐漸大，且增大比例越來越小，最后IDS基本達到一個恒定值，約為475uA。圖中黃線表示PMOS的IDS對VGS的曲線，從圖中可以看出，隨著-VGS的增大IDS的電流先為0，到后來逐漸增大，最后IDS對VGS的關系接近一個線性變化，且PMOS的導通電壓約為-0.45V，當VGS=-0.45V的時候PMOS導通。從圖中可以看出，隨著-VDS的增大，相同VGS下IDS在逐漸大，且增大比例越來越小，最后IDS基本達到一個恒定值，約為mnVoutVin00nch l=2w=6ad=30pd=6as=30ps=6mn1VddVddVout0nchl=2w=3ad=15pd=3as=15ps=3Vdd Vdd 0'Supply'Vgsn Vin 0dc.dcVgsn'Supply'0'Supply/40'.op.print V(Vout) .end第二個電路的VTC圖：*SPICEINPUTFILE:Bsim3demo1.spID-VDS.param Supply=1.8 *SetvalueofVdd.lib 'C:\synopsys\Hspice_A-2007.09\tsmc018\mm018.l'TT *Set0.18umlibrary.opt scale=0.1u *Setlambda*.modelpchPMOSlevel=49version=3.1*.modelnchNMOSlevel=49version=3.1.optionslistnodepostmeasoutmnVoutVinGndGndnchl=2w=3ad=15pd=3as=15ps=3mpVoutVinVddVddpchl=2w=6ad=30pd=6as=30ps=6Vdd Vdd 0'Supply'Vin Vin 0dc.dcVin0'Supply''Supply/40'.op.print V(Vout) .endc.第一個圖VOH=1.46V、VOL=0.173V、VIL=0.52V、V第二個圖VOH=1.80V、VOL=0V、VIL=0.625V、VIH=0.916V、VM=0.8V、NML=VIL-VOL=0.625V、NMH=VOH-VIH=0..884V。如果要增大反相器的噪聲容限，減小中間的沒有定義趨于的范圍，那我們需要減小VM處的斜率g，即使得g增大，由于g與VMd．從圖中可以看出VTC曲線、魯棒性以及再生性都是第二種反相器好，且第二種反相器輸出電壓范圍大，帶負載能力強，邏輯狀態(tài)穩(wěn)定。對比兩種反相器的VTC可以發(fā)現(xiàn)，第一種反相器中間的沒有定義區(qū)域