#《数字集成电路设计》复习提纲

《数字集成电路设计》复习提纲(1-7章)

2011-12

1. 数字集成电路的成本包括哪几部分？

● NRE (non-recurrent engineering) costs 固定成本

● design time and effort, mask generation ● one-time cost factor

● Recurrent costs 重复性费用或可变成本

● silicon processing, packaging, test ● proportional to volume ● proportional to chip area

2. 数字门的传播延时是如何定义的？

一个门的传播延时tp 定义了它对输入端信号变化的响应有多快。 3. 集成电路的设计规则(design rule)有什么作用？

❑ Interface between designer and process engineer ❑ Guidelines for constructing process masks ❑ Unit dimension: Minimum line width

▪ scalable design rules: lambda parameter (可伸缩设计规则，其不足:只能在有限

的尺寸范围内进行。)

▪ absolute dimensions (micron rules,用绝对尺寸来表示。)

4. 什么是MOS 晶体管的体效应？

5. 写出一个NMOS 晶体管处于截止区、线性区、饱和区的判断条件，以及各工作区的源漏电流表达式（考虑短沟效应即沟道长度调制效应，不考虑速度饱和效应） 注：NMOS 晶体管的栅、源、漏、衬底分别用G 、S 、D 、B 表示。

6. MOS 晶体管的本征电容有哪些来源？

7. 对于一个CMOS 反相器的电压传输特性，请标出A 、B 、C 三点处NMOS 管和PMOS 管各自处于什么工作区？

V DD

8. 在CMOS 反相器中，NMOS 管的平均导通电阻为R eqn ，PMOS 管的平均导通电阻为R eqp ，请写出该反相器的总传播延时定义。 9. 减小一个数字门的延迟的方法有哪些？列出三种，并解释可能存在的弊端。

❑ Keep capacitances small （减小CL ） ❑ Increase transistor sizes(增加W/L)

▪ watch out for self-loading! （会增加CL ）

❑ Increase VDD (????)

V out

V in

0.5

11.522.5

10. CMOS 电路的功耗有哪三类？这三类功耗分别由什么引起的？

• Dynamic Power Consumption

• Short Circuit Currents

• Leakage

Charging and Discharging Capacitors

Short Circuit Path between Supply Rails during Switching

Leaking diodes and transistors

11. 同步寄存器的建立时间、维持时间、传播延时的含义是什么？

12. 以下三级反相器链，请问使得总延迟最小的每级反相器的f 是多少？最小的总延迟是多少？假设标准反相器的延迟为t p0。

1

C L = 8 C

13.

(1)用静态互补CMOS 门实现如下功能，画出电路连接图。

Out=AB+CD

(2)为使上述逻辑门的延迟与以下尺寸的反相器相同，请给出各晶体管的尺寸。 反相器尺寸：NMOS 管=1，PMOS 管=2。 14. 分析下列动态电路的功能。

Out

Clk

Clk

A

B C

M p

M e

Dynamic Gate

A B

D

C C D

A

B

VDD

OUT

2 2

2 2 4

4

4

4

❑ Once the output of a dynamic gate is discharged, it cannot be charged again until the next

precharge operation.

❑ Inputs to the gate can make at most one transition during evaluation.

❑ Output can be in the high impedance state during and after evaluation (PDN off), state is

stored on CL

15. 下面的电路是什么功能？

Mux-Based Latch

CLK

CLK

CLK

Q M Q M