数字集成电路考试重点
数字集成电路考试 知识点
数字集成电路考试知识点一、数字逻辑基础。
1. 数制与编码。
- 二进制、十进制、十六进制的相互转换。
例如，将十进制数转换为二进制数可以使用除2取余法；将二进制数转换为十六进制数，可以每4位二进制数转换为1位十六进制数。
- 常用编码，如BCD码（8421码、余3码等）。
BCD码是用4位二进制数来表示1位十进制数，8421码是一种有权码，各位的权值分别为8、4、2、1。
2. 逻辑代数基础。
- 基本逻辑运算（与、或、非）及其符号表示、真值表和逻辑表达式。
例如，与运算只有当所有输入为1时，输出才为1；或运算只要有一个输入为1，输出就为1；非运算则是输入和输出相反。
- 复合逻辑运算（与非、或非、异或、同或）。
异或运算的特点是当两个输入不同时输出为1，相同时输出为0；同或则相反。
- 逻辑代数的基本定理和规则，如代入规则、反演规则、对偶规则。
利用这些规则可以对逻辑表达式进行化简和变换。
- 逻辑函数的化简，包括公式化简法和卡诺图化简法。
卡诺图化简法是将逻辑函数以最小项的形式表示在卡诺图上，通过合并相邻的最小项来化简逻辑函数。
二、门电路。
1. 基本门电路。
- 与门、或门、非门的电路结构（以CMOS和TTL电路为例）、电气特性（如输入输出电平、噪声容限等）。
CMOS门电路具有功耗低、集成度高的优点；TTL门电路速度较快。
- 门电路的传输延迟时间，它反映了门电路的工作速度，从输入信号变化到输出信号稳定所需要的时间。
2. 复合门电路。
- 与非门、或非门、异或门等复合门电路的逻辑功能和实现方式。
这些复合门电路可以由基本门电路组合而成，也有专门的集成电路芯片实现其功能。
三、组合逻辑电路。
1. 组合逻辑电路的分析与设计。
- 组合逻辑电路的分析方法：根据给定的逻辑电路写出逻辑表达式，化简表达式，列出真值表，分析逻辑功能。
- 组合逻辑电路的设计方法：根据逻辑功能要求列出真值表，写出逻辑表达式，化简表达式，画出逻辑电路图。
2. 常用组合逻辑电路。
数字集成电路知识点整理
Digital IC：数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统第一章引论1、数字IC芯片制造步骤设计：前端设计（行为设计、体系结构设计、结构设计）、后端设计（逻辑设计、电路设计、版图设计）制版：根据版图制作加工用的光刻版制造：划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽）封装：用金丝把管芯的压焊块（pad）与管壳的引脚相连测试：测试芯片的工作情况2、数字IC的设计方法分层设计思想：每个层次都由下一个层次的若干个模块组成，自顶向下每个层次、每个模块分别进行建模与验证SoC设计方法：IP模块（硬核（Hardcore)、软核（Softcore)、固核（Firmcore））与设计复用 Foundry（代工）、Fabless（芯片设计）、Chipless（IP设计）“三足鼎立”——SoC发展的模式3、数字IC的质量评价标准（重点：成本、延时、功耗，还有能量啦可靠性啦驱动能力啦之类的）NRE (Non-Recurrent Engineering) 成本设计时间和投入，掩膜生产，样品生产一次性成本Recurrent 成本工艺制造（silicon processing），封装（packaging），测试（test）正比于产量综合可以相互转化加了功耗信息一阶RC网路传播延时：正比于此电路下拉电阻和负载电容所形成的时间常数功耗：emmmm自己算4、EDA设计流程IP设计系统设计（SystemC）模块设计（verilog）版图设计(.ICC) 电路级设计（.v 基本不可读）综合过程中用到的文件类型(都是synopsys)：.db（不可读） .lib（可读）.sdb .slib第二章器件基础1、保护IC的输入器件以抗静电荷（ESD保护）2、长沟道器件电压和电流的关系：3、短沟道器件电压和电流关系速度饱和：当沿着沟道的电场达到临界值ξC时，载流子的速度由于散射效应（载流子之间的碰撞）而趋于饱和。
集成电路设计复习资料
集成电路设计复习资料集成电路设计是一门涉及电子工程、计算机科学和物理学等多学科交叉的领域，对于现代电子技术的发展起着至关重要的作用。
以下是为大家整理的集成电路设计的复习资料，希望能对大家的学习有所帮助。
一、集成电路的基本概念集成电路（Integrated Circuit，简称 IC）是将大量的电子元件（如晶体管、电阻、电容等）集成在一个微小的芯片上，实现特定功能的电路。
其优点包括体积小、重量轻、性能高、可靠性强等。
集成电路的分类方式众多，按照集成度可分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）和特大规模集成电路（ULSI）；按照功能可分为数字集成电路、模拟集成电路和混合信号集成电路；按照制造工艺可分为双极型集成电路、CMOS 集成电路等。
二、集成电路设计流程集成电路设计是一个复杂而系统的工程，通常包括以下几个主要步骤：1、系统规格定义在这一阶段，需要明确设计的目标和要求，包括功能、性能、功耗、成本等方面的指标。
同时，还需要对市场需求、竞争情况进行分析，以确定设计的可行性和竞争力。
2、算法设计与优化对于数字集成电路，需要设计相应的算法，并对其进行优化，以提高性能和降低资源消耗。
例如，在图像处理领域，需要设计高效的图像压缩算法。
3、逻辑设计将算法转换为逻辑电路，使用硬件描述语言（如Verilog 或VHDL）进行描述。
逻辑设计包括组合逻辑和时序逻辑的设计。
4、电路设计根据逻辑设计，进行晶体管级的电路设计，包括晶体管尺寸的确定、偏置电路的设计等。
5、物理设计将电路设计转换为实际的版图，包括布局（确定各个元件在芯片上的位置）和布线（连接各个元件）。
物理设计需要考虑工艺规则、寄生效应等因素，以保证芯片的性能和可制造性。
6、验证与测试对设计进行各种验证，包括功能验证、时序验证、物理验证等，以确保设计的正确性。
同时，还需要进行芯片的测试，包括晶圆测试和封装测试。
数字集成电路复习必备知识点总结
1. 集成电路是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管、MOS管等有源器件和阻、电容、电感等无源器件，按一定电路互连，“集成”在一块半导体晶片（硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。
2.集成电路的规模大小是以它所包含的晶体管数目或等效的逻辑门数目来衡量。
等效逻辑门通常是指两输入与非门，对于CMOS集成电路来说，一个两输入与非门由四个晶体管组成，因此一个CMOS电路的晶体管数除以四，就可以得到该电路的等效逻辑门的数目，以此确定一个集成电路的集成度。
3.摩尔定律”其主要内容如下：集成电路的集成度每18个月翻一番/每三年翻两番。
摩尔分析了集成电路迅速发展的原因，他指出集成度的提高主要是三方面的贡献:（1）特征尺寸不断缩小，大约每3年缩小 1.41倍；（2）芯片面积不断增大，大约每3年增大 1.5倍；（3）器件和电路结构的改进。
4.反标注是指将版图参数提取得到的分布电阻和分布电容迭加到相对应节点的参数上去，实际上是修改了对应节点的参数值。
5.CMOS反相器的直流噪声容限:为了反映逻辑电路的抗干扰能力，引入了直流噪声容限作为电路性能参数。
直流噪声容限反映了电流能承受的实际输入电平与理想逻辑电平的偏离范围。
6. 根据实际工作确定所允许的最低输出高电平，它所对应的输入电平定义为关门电平；给定允许的最高输出低电平，它所对应的输入电平为开门电平7. 单位增益点.在增益为0和增益很大的输入电平的区域之间必然存在单位增益点，即dVout/dVin=1的点8. “闩锁”现象在正常工作状态下，PNPN四层结构之间的电压不会超过Vtg，因此它处于截止状态。
但在一定的外界因素触发下，例如由电源或输出端引入一个大的脉冲干扰，或受r射线的瞬态辐照，使PNPN四层结构之间的电压瞬间超过Vtg，这时，该寄生结构中就会出现很大的导通电流。
只要外部信号源或者Vdd和Vss能够提供大于维持电流Ih的输出，即使外界干扰信号已经消失，在PNPN四层结构之间的导通电流仍然会维持，这就是所谓的“闩锁”现象9. 延迟时间：T pdo ——晶体管本征延迟时间；UL ——最大逻辑摆幅，即最大电源电压；Cg ——扇出栅电容(负载电容)；Cw ——内连线电容；Ip ——晶体管峰值电流。
数字集成电路复习要点
数字集成电路复习要点⼀、简答题1.集成电路发展的特点：速度变快，I/O增多，⼯作电压下降……A，特征尺⼨越来越⼩，B，单个芯⽚晶体管数⽬越来越多，速度越来越快，电压越来越⼩，层数越来越多，端⼝越来越多，功耗越来越低2.P181⼤扇⼊的“设计技术”。
A，调整晶体管尺⼨B，逐级加⼤晶体管尺⼨C，重新安排输⼊D，重组逻辑结构（把光键路径上的晶体管靠近门的输出端）3.简述集成电路⼯艺中典型的光刻步骤及其相互关系。
（P28）氧化层，涂光刻胶，光刻机曝光，光刻胶的显影和烘⼲，酸刻蚀，旋转清洗和⼲燥，各种⼯艺加⼯步骤，去除光刻胶4.什么是多晶⾃对准⼯艺，有哪些优点？（P32）在掺杂之前形成图形的多晶硅栅实际确定了沟道区的确切位置，从⽽也确定了源区和漏区的位置。
它使源和漏这两个区域相对于栅具有⾮常精确的位置，有助于减⼩晶体管中的寄⽣电容。
5.CMOS逻辑门特性：(全摆幅，⽆⽐性，低输出阻抗，⾼输⼊阻抗，⽆静态功耗。
)A，电压摆幅等于电源电压，噪声容很⼤，B，逻辑电平与器件的相对尺⼨⽆关，⽆⽐逻辑，C，具有低输出阻抗，⾼输⼊阻抗，D，不消耗任何静态功率6.伪NCMOS门逻辑的特点A，减少晶体管的数⽬，由2N减到N+1，B，速度快缺点：⼩的噪声容限和⼤的静态功耗6.传输管逻辑的优点是什么？有哪些缺点，解决的办法是什么？优点：结构简单，阀值损失⼩，硬件开销⼩缺点：延时⾼，仅含NMOS的传输管将引起静态功耗并减⼩噪声容限解决办法：避免开关长串联以减⼩延时，增加电平恢复晶体管以消除静态功耗7.什么是时钟馈通，有何危害？(P215)原理：电容耦合的特殊情况，由在预充电器件的时钟输⼊和动态输出节点之间电容耦合引起的效应，当下拉⽹络不导通时，这⼀电容耦合会在时钟由低⾄⾼翻转时，引起的动态节点输出上升到VDD以上；⽽快速上升和下降时时钟边沿会耦合到信号节点上。
特点：a）可能使预充电管正常情况下反偏结⼆极管变为正向偏置，使电⼦注⼊到衬底中，被附近处于⾼电平的⾼阻节点收集，导致出错。
数字集成电路模拟集成电路考试题库
1、在数字集成电路中，以下哪个元件常用于存储二进制信息？A、电阻B、电容C、触发器D、电感（答案：C）2、模拟集成电路中，用于放大电信号的主要元件是？A、二极管B、晶体管C、电阻D、电容（答案：B）3、以下哪种逻辑门电路可以实现“与”运算？A、NOT门B、OR门C、AND门D、XOR门（答案：C）4、在数字电路中，时钟信号的主要作用是？A、提供电源B、控制信号同步C、放大信号D、转换信号格式（答案：B）5、模拟集成电路中，常用于稳定输出电压的元件是？A、运算放大器B、比较器C、稳压二极管D、晶体管（答案：C）6、数字集成电路中，D触发器的输出在何时更新？A、时钟信号上升沿B、时钟信号下降沿C、随时更新D、根据输入信号变化（答案：A，注：也可能是B，具体取决于触发器类型，但此题通常按常见上升沿触发考虑）7、以下哪种电路常用于将模拟信号转换为数字信号？A、放大器B、滤波器C、模数转换器（ADC）D、数模转换器（DAC）（答案：C）8、在模拟集成电路中，用于产生稳定电流源的元件或电路是？A、电流镜B、电压源C、电阻网络D、电容器（答案：A）9、数字集成电路中，用于实现计数功能的电路是？A、加法器B、寄存器C、计数器D、译码器（答案：C）10、以下哪种电路或元件在模拟集成电路中常用于信号的滤波？A、放大器B、比较器C、滤波器D、振荡器（答案：C）。
数字集成电路考试重点
集成电路设计考点1.填空题1.NM L和NM H的概念，热电势，D触发器，D锁存器，施密特触发器。
低电平噪声容限：VIL-VOL高电平噪声容限：VOH-VIH这一容限值应该大于零热电势：两种不同的金属相互接触时，其接触端与非接触端的温度若不相等，则在两种金属之间产生电位差称为热电势。
2.MOS晶体管动态响应与什么有关？（本征电容P77）MOS晶体管的动态响应值取决于它充放电这个期间的本征寄生电容和由互连线及负载引起的额外电容所需要的时间。
本征电容的来源：基本的MOS结构、沟道电荷以及漏和源反向偏置PN结的耗尽区。
3.设计技术（其他考点与这种知识点类似）P147怎样减小一个门的传播延时：减小CL：负载电容主要由以下三个主要部分组成：门本身的内部扩散电容、互连线电容和扇出电容。
增加晶体管的宽长比提高VDD4.有比逻辑和无比逻辑。
有比逻辑：有比逻辑试图减少实现有一个给定逻辑功能所需要的晶体管数目，但它经常以降低稳定性和付出额外功耗为代价。
这样的门不是采用有源的下拉和上拉网络的组合，而是由一个实现逻辑功能的NMOS 下拉网络和一个简单的负载器件组成。
无比逻辑：逻辑电平与器件的相对尺寸无关的门叫做无比逻辑。
有比逻辑：逻辑电平是由组成逻辑的晶体管的相对尺寸决定的。
5.时序电路的特点：记忆功能的原理：（a）基本反馈；（b）电容存储电荷。
6.信号完整性。
（电荷分享，泄露）信号完整性问题：电荷泄露电荷分享电容耦合时钟馈通7.存储器与存储的分类按存储方式分随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。
顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关。
按存储器的读写功能分只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。
随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存储器。
按信息的可保存性分非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。
数集复习题
一、1．一个门具有再生性的条件是。
2．按比例缩小中全比例缩小是指。
3．LUT是指。
4．CMOS反相器静态特性评估中最重要的两个参数包括、。
5．门的传输延迟是指。
6. 数字集成电路设计中，时钟的正偏差对于电路的影响是。
7．列举三种解决降低大扇入电路延时的方法、、。
8．锁存器是指。
9．标准单元是指。
10．电迁移是指。
11．如图(1)所示的电路中，out的逻辑表达式是。
12．在CMOS反相器设计中，增大P管的宽度，其它参数保持不变，V M将向移动。
（填VDD或VSS）13．3输入与非门的逻辑功效（Logic Effort）是。
二、图(2)给出了一种基于锁存器的触发器，分析此触发器的基本工作原理；并判断其建立时间，维持时间，传播延时分别应满足什么条件？三、、如右图所示为输入信号A,B,C 的时序图，Y AB BC AC =++.（1）试利用互补CMOS 结构实现该逻辑的晶体管级电路（尽量使用较少的晶体管实现较高的性能）；（2）并确定使其T phl 和T plh 近似相等所需的晶体管尺寸（以最小尺寸反相器为标准，反相器中(W p /L p )/(W p /L p )=2/1）。
四、下图中所示为两级多米诺逻辑链，试解释以下问题：1．M p 管起何作用？若使M P 的栅极恒接GND ，会对电路产生何种影响？2．M e 管起何种作用？若取消M e 管（源、漏极短接），会对电路产生何种影响？3．X1和X2之间的反相器起何种作用？若X1与X2直接相连，会对电路产生何种影响？4．Mkp 起何种作用？如果去掉Mkp ，会对电路产生何种影响？为什么？五、采用逻辑功效（Logic Effort ）确定门x 和y 的最佳晶体管尺寸A B C。
数字集成电路复习总结
第二章 制作工艺
不同工艺层的作用 自对准工艺 设计规则：
设计规则
版图设计工程师和工艺工程师之间的接口 指导构造工艺掩模板 单位尺寸：最小线宽（版图中使用的单位） 可按比例变化的规则：lambda （λ）参数 绝对尺寸：微米规则
第三章 器件
MOS晶体管
加法器
十一章 设计运算功能块
超前进位加法器
点运算公式 11.4 加法树（对应点运算的公式） 基2-（基4-）GP点运算的电路实现（4位加法器的 进位逻辑表达式），图11.21 11.23 11.24 定义：阵列乘法器，部分积 波兹编码乘法器 保留进位乘法器 Wallace树乘法器
逻辑努力：F=GBH
第六章 CMOS组合逻辑门：其他门电 路
有比逻辑：
电阻负载： 伪NMOS：VM VIH、VIL、NMH、NML的计算 差分级联电压开关逻辑（逻辑电路设计和识别） 阈值电压损失及解决方法 互补传输管逻辑：电路设计
传输晶体管逻辑（电路设计）
动态CMOS门电路
Lcrit >> tpgate/0.38rc
导线的rc延时只有在输入信号的上升（下降）时间 小于RC时才予以考虑，即trise < RC
如果不满足上式，信号的变化将慢于导线带来的延迟， 因此采用集总电容模型就够了
© MJIrwin, PSU, 2000
第五章 CMOS反相器
电压转移特性（VTC）：不同区域pmos、 nmos工作状态
反向门阈值（中点）电压VM的近似计算 VIH、VIL的计算 NMH、NML的计算
数字集成电路--电路、系统与设计(第二版)复习资料
第一章 数字集成电路介绍第一个晶体管，Bell 实验室，1947第一个集成电路，Jack Kilby ，德州仪器，1958 摩尔定律：1965年，Gordon Moore 预言单个芯片上晶体管的数目每18到24个月翻一番。
(随时间呈指数增长)抽象层次：器件、电路、门、功能模块和系统 抽象即在每一个设计层次上，一个复杂模块的内部细节可以被抽象化并用一个黑匣子或模型来代替。
这一模型含有用来在下一层次上处理这一模块所需要的所有信息。
固定成本（非重复性费用）与销售量无关；设计所花费的时间和人工；受设计复杂性、设计技术难度以及设计人员产出率的影响；对于小批量产品，起主导作用。
可变成本 （重复性费用）与产品的产量成正比；直接用于制造产品的费用；包括产品所用部件的成本、组装费用以及测试费用。
每个集成电路的成本=每个集成电路的可变成本+固定成本/产量。
可变成本=（芯片成本+芯片测试成本+封装成本）/最终测试的成品率。
一个门对噪声的灵敏度是由噪声容限NM L （低电平噪声容限）和NM H （高电平噪声容限）来度量的。
为使一个数字电路能工作，噪声容限应当大于零，并且越大越好。
NM H = V OH - V IH NM L = V IL - V OL 再生性保证一个受干扰的信号在通过若干逻辑级后逐渐收敛回到额定电平中的一个。
一个门的VTC 应当具有一个增益绝对值大于1的过渡区(即不确定区)，该过渡区以两个有效的区域为界，合法区域的增益应当小于1。
理想数字门 特性：在过渡区有无限大的增益；门的阈值位于逻辑摆幅的中点；高电平和低电平噪声容限均等于这一摆幅的一半；输入和输出阻抗分别为无穷大和零。
传播延时、上升和下降时间的定义传播延时tp 定义了它对输入端信号变化的响应有多快。
它表示一个信号通过一个门时所经历的延时，定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间。
上升和下降时间定义为在波形的10%和90%之间。
对于给定的工艺和门的拓扑结构，功耗和延时的乘积一般为一常数。
数字电路考试精要点
数字电路考试精要点
数字电路考试的重点主要包括以下几个方面：
1.逻辑门及其应用：熟练掌握与门、或门、非门、异或门等常
用逻辑门的真值表、逻辑关系和逻辑电路图，了解它们的应用场景和逻辑功能。
2.真值表和布尔代数：熟练掌握构建逻辑门真值表的方法，能
够使用布尔代数进行逻辑运算、化简和最小化。
3.编码器和解码器：理解编码器和解码器的概念、应用和原理，掌握常见编码器如BCD编码器、十进制-二进制编码器等的工
作原理和电路结构。
4.时序逻辑电路：了解触发器、计数器等时序逻辑电路的原理
及工作方式，能够通过状态转换图和状态转移表描述和分析时序逻辑电路。
5.组合逻辑电路设计：掌握组合逻辑电路的设计方法，熟悉常
见组合逻辑电路如加法器、减法器、多路选择器等的设计原理和电路结构。
6.时钟信号和时序逻辑电路设计：了解时钟信号的基本概念和
特点，掌握时钟信号的产生和分频技术，能够设计基于时钟信号的时序逻辑电路。
7.存储器和寄存器：理解存储器和寄存器的概念、结构和工作
原理，了解常见存储器如RAM、ROM、闪存等的特点和应用。
8.数字信号处理器（DSP）：了解DSP的基本概念、特点和应用，掌握DSP的基本组成和工作原理。
9.故障诊断与纠错：了解数字电路故障的常见原因和诊断方法，熟悉纠错码的原理和应用。
10.数字信号传输和调制：理解数字信号传输和调制的基本原
理和方法，了解常见的调制技术如非归零码、曼彻斯特编码等。
通过对以上重点内容的学习，能够掌握数字电路的基本原理和设计方法，提高解决数字电路问题的能力。
数字电路期末总复习知识点归纳详细
数字电路期末总复习知识点归纳详细一、简述亲爱的小伙伴们，又是一年一度的期末复习时刻来临了，这次复习的主角是数字电路知识。
让我们一起来看看哪些内容是重点，助力你的复习之旅吧！数字电路虽然听起来高大上，但其实与我们日常生活息息相关。
手机、电视、电脑等电子产品都离不开它。
因此掌握好数字电路知识，不仅对学习有帮助，还能更好地理解生活中的科技应用。
首先你得清楚数字电路的基本概念，比如什么是数字信号、什么是模拟信号。
这可是基础中的基础，得打好基础才能建起高楼大厦。
接下来是数字电路的逻辑门和逻辑代数，这些看似复杂的名词其实背后都有简单的逻辑原理，只要理解了就容易掌握。
别忘了组合逻辑和时序逻辑电路，它们是数字电路的核心部分，考试中的大题往往围绕它们展开。
此外数制与编码也不可忽视，它们在数字电路中有着举足轻重的作用。
1. 回顾本学期数字电路课程的重要性这个学期数字电路课程真是收获满满啊！时间过得飞快，转眼就要期末考试了，大家是不是觉得有必要好好复习一下呢？确实数字电路课程在电子信息技术领域可是非常关键的，这门课程就像打开了一扇神奇的大门，让我们了解了电子设备背后的秘密。
咱们学习的内容都是电子工程师必备的基础知识，对咱们未来无论是从事相关职业还是日常生活都很有帮助。
所以啊同学们，一定要重视这次的复习，为期末考试做好准备！这个段落力求简洁明了，使用口语化的表达方式，易于读者理解和接受。
同时加入了情感化的语气，增强了文章的人情味。
2. 复习目的与意义期末临近是时候开始我们的复习计划了，说到复习数字电路，可不是简单地过一遍课本，而是为了更好地掌握这门课的知识和技能，帮助大家在即将到来的期末考试中取得好成绩。
所以今天就来一起梳理下复习目的和意义，让大家明白为什么要这么认真地对待这次复习。
首先复习数字电路是为了巩固我们学过的知识，毕竟课本上的内容那么多，不可能一下子全记住。
通过复习我们可以再次梳理知识脉络，加深理解确保学过的内容都能牢牢掌握。
数字集成电路--电路、系统与设计(第二版)复习资料
第一章 数字集成电路介绍第一个晶体管，Bell 实验室，1947第一个集成电路，Jack Kilby ，德州仪器，1958 摩尔定律：1965年，Gordon Moore 预言单个芯片上晶体管的数目每18到24个月翻一番。
(随时间呈指数增长)抽象层次：器件、电路、门、功能模块和系统 抽象即在每一个设计层次上，一个复杂模块的内部细节可以被抽象化并用一个黑匣子或模型来代替。
这一模型含有用来在下一层次上处理这一模块所需要的所有信息。
固定成本（非重复性费用）与销售量无关；设计所花费的时间和人工；受设计复杂性、设计技术难度以及设计人员产出率的影响；对于小批量产品，起主导作用。
可变成本 （重复性费用）与产品的产量成正比；直接用于制造产品的费用；包括产品所用部件的成本、组装费用以及测试费用。
每个集成电路的成本=每个集成电路的可变成本+固定成本/产量。
可变成本=（芯片成本+芯片测试成本+封装成本）/最终测试的成品率。
一个门对噪声的灵敏度是由噪声容限NM L （低电平噪声容限）和NM H （高电平噪声容限）来度量的。
为使一个数字电路能工作，噪声容限应当大于零，并且越大越好。
NM H = V OH - V IH NM L = V IL - V OL 再生性保证一个受干扰的信号在通过若干逻辑级后逐渐收敛回到额定电平中的一个。
一个门的VTC 应当具有一个增益绝对值大于1的过渡区(即不确定区)，该过渡区以两个有效的区域为界，合法区域的增益应当小于1。
理想数字门 特性：在过渡区有无限大的增益；门的阈值位于逻辑摆幅的中点；高电平和低电平噪声容限均等于这一摆幅的一半；输入和输出阻抗分别为无穷大和零。
传播延时、上升和下降时间的定义传播延时tp 定义了它对输入端信号变化的响应有多快。
它表示一个信号通过一个门时所经历的延时，定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间。
上升和下降时间定义为在波形的10%和90%之间。
对于给定的工艺和门的拓扑结构，功耗和延时的乘积一般为一常数。
成信大数字集成电路考试总结
成信大数字集成电路考试总结一简答题1与非门和或非门哪个好？为什么？NAND好Kp=unCox(W/L) , up < un, 与非门主要是电子参与导电，故导电快2有比逻辑与无比逻辑有比逻辑：有比逻辑试图减少实现一个给定逻辑功能说需要的晶体管数目，但它经常以降低稳定性和付出额外功耗为代价。
这样的门是由一个实现逻辑功能的NMOS下拉网络和一个简单的负载器件组成。
逻辑电平是由组成逻辑的晶体管的相对尺寸决定的无比逻辑：逻辑电平与器件的相对尺寸无关，这样的门采用有源上拉网络和下拉网络组合3克服电容串扰的方法（1）尽量避免浮空节点（2）敏感节点应很好的与全摆幅信号隔离（3）在满足时序约束的范围内尽可能加大上升（下降）时间（4）在敏感的低摆幅布线网络中采用差分信号传输方法（5）为了使串扰减小，不要使两条信号线之间的电容太大（6）必要时可在两个信号线之间增加一条屏蔽线-GND或Vdd（7）不同层上信号之间的线间电容可通过增加额外的布线层来进一步减小4高扇入时，提高组合逻辑电路性能的设计方法？设计者在设计时可采用多种技术来降低高扇入电路的延时1调整晶体管尺寸2逐级加大晶体管的尺寸3重新安排输入4重组逻辑结构5动态CMOS逻辑电路的特性（缺点）1逻辑功能由NMOS下拉网络实现，构成PDN的过程与静态CMOS完全一样2晶体管的数目（对于）明显少于静态情况，为N+2而不是2N3是无比逻辑门4动态逻辑门具有动态功耗5动态逻辑门具有较快的开关速度电容耦合：输出节点相对阻抗较高会使电路对串扰很敏感，一条导线布在一个动态节点上或邻近时，可能会产生电容耦合而破环这个浮空节点状态电荷泄露：一个动态门的工作取决于输出值在电容上的动态存储，由于存在漏电流，预充电状态的电荷将逐级泄露掉，最终使门的工作出错电荷分享：由于中间节点电容的存在，使得电荷重新分配，从而输出电压有所下降，这一下降不能恢复时钟馈通：在输出out时和输入时钟clk之间（预充电管），由于电容耦合导致输出电压超出Vdd,时钟的快速上升沿和下降沿，耦合到输出out6.传输晶体管的优缺点，解决方法？优点：1通过允许原始驱动栅端和源漏端来减少和实现逻辑所需要的的晶体管数目，即需要较少的晶体管来实现给定的功能。
数字集成电路复习笔记
数集复习笔记By 潇然2018.6.29名词解释专项摩尔定律：一个芯片上的晶体管数目大约每十八个月增长一倍。
传播延时：一个门的传播延时t p定义了它对输入端信号变化的响应有多快。
它表示一个信号通过一个门时所经历的延时，定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间。
由于一个门对上升和下降输入波形的响应时间不同，所以需定义两个传播延时。
t pLH定义为这个门的输出由低至高翻转的响应时间，而t pHL则为输出由高至低翻转的响应时间。
传播延时t p定义为这两个时间的平均值：t p=(t pLH+t pHL)/2。
设计规则：设计规则是指导版图掩膜设计的对几何尺寸的一组规定。
它们包括图形允许的最小宽度以及在同一层和不同层上图形之间最小间距的限制与要求。
定义设计规则的目的是为了能够很容易地把一个电路概念转换成硅上的几何图形。
设计规则的作用就是电路设计者和工艺工程师之间的接口，或者说是他们之间的协议。
速度饱和效应：对于长沟MOS管，载流子满足公式：υ = -μξ(x)。
公式表明载流子的速度正比于电场，且这一关系与电场强度值的大小无关。
换言之，载流子的迁移率是一个常数。
然而在（水平方向）电场强度很高的情况下，载流子不再符合这一线性模型。
当沿沟道的电场达到某一临界值ξc时，载流子的速度将由于散射效应（即载流子间的碰撞）而趋于饱和。
时钟抖动：在芯片的某一个给定点上时钟周期发生暂时的变化，即时钟周期在每个不同的周期上可以缩短或加长。
逻辑综合：逻辑综合的任务是产生一个逻辑级模型的结构描述。
这一模型可以用许多不同的方式来说明，如状态转移图、状态图、电路图、布尔表达式、真值表或HDL 描述。
噪声容限：为了使一个门的稳定性较好并且对噪声干扰不敏感，应当使“0”和“1”的区间越大越好。
一个门对噪声的灵敏度是由低电平噪声容限NM L 和高电平噪声容限NM H来度量的，它们分别量化了合法的“0”和“1”的范围，并确定了噪声的最大固定阈值：NM L =V IL - V OLNM H =V OH - V IH沟道长度调制：在理想情况下，处于饱和区的晶体管的漏端与源端的电流是恒定的，并且独立于在这两个端口上外加的电压。
数字集成电路期末考试复习考试试题
数字集成电路复习 前言：看完后一定要自己默写一遍一. 确定组合逻辑延时最小时的尺寸？page186反相器：1，三输入与非门：5/3，二输入与非门：5/3输出负载是一个电容，其电容为第一级（最小尺寸的反相器）输入电容的5倍，因此该电路的等效扇出为1/5L g F C C ==二.用图解的方法得到电压传输特性曲线求解图中门的阈值电压V TN？三. 一个ＰＭＯＳ管的阈值电压为－０．４Ｖ，计算ＶＳＢ＝２．５Ｖ，20.6TV Φ=−时的阈值电压？Page64四. 绘制ＣＭＯＳ反相器的版图？五.一个ＣＭＯＳ反相器，Ｋr＝１,ＶＤＤ＝５Ｖ,ＶＴＮ＝０.８Ｖ,ＶＴＰ＝－１Ｖ，Ｃｏｘ＝４Ｆ／ｃｍ２，ｕｎ＝５００ｃｍ２／Ｖｓ，ｕｐ＝２００ｃｍ２／Ｖｓ．由逻辑阈值点确定的最大噪声容限为多少？六.根据如下的逻辑关系式合成ＣＭＯＳ逻辑门，画出原理图()=+⋅+F D A B C七.看版图，画原理图八.看图４，分别是什么器件，关键尺寸是多少？并写出详细的分析过程？九.补充内容(1).趋肤效应：与频率有关，高频电流倾向于主要在导体的表面流动，其电流密度随进入导体的深度而呈指数下降。
(2).噪声是指在逻辑节点上不希望发生的电压和电流的变化，一个门的稳态参数衡量的该电路对制造过程中发生偏差和噪声干扰的稳定性。
(3).噪声源的类型：与信号摆幅Vsw成正比的噪声。
它对信号节点的影响用gVsw来表示；固定噪声。
它对信号节点的影响等于fVnf,Vnf是噪声源的幅值，而f是从噪声到信号节点的传递函数。
(4).简述ＣＭＯＳ反相器噪声容限的定义：所谓噪声容限，是指电路在噪声干扰下，逻辑关系发生偏离的最大允许值，若输入信号中混入了干扰，当干扰大过反相器输入电压阈值时，则使原本应该是高电平的输出信号转化翻转为低电平，或使原本应该是低电平的输出信号翻转为高电平。
(5).扇入：一个门的扇入定义为该门输入的数目。
扇出：表示连接到驱动门输出端的负载门的数目N，增加一个门的扇出会影响它的逻辑输出电平。
《数字集成电路设计》复习提纲
《数字集成电路设计》复习提纲(1-7,10,11章)2011-121. 数字集成电路的成本包括哪几部分？2. 数字门的传播延时是如何定义的？3. 集成电路的设计规则(design rule)有什么作用？4. 什么是MOS晶体管的体效应？什么是沟道长度调制效应？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？Vin=0、VDD、VM时，两个管子什么区？V DD8. 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。
10. CMOS 电路的功耗有哪三类？这三类功耗分别由什么引起的？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？V outV in0.511.522.512. 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。
1C L = 8 C13.(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。
OutClkClkAB CM pM e15. 下面的电路是什么功能？16.描述超前进位加法器的基本原理。
17.CLK1和CLK2存在正时钟偏差，即CLK2比CLK1晚。
（1）给出最小时钟周期的约束表达式，考虑时钟偏差。
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数字集成电路考试重点集成电路设计测试站点1。
填空1。
NML和NMH的概念，热电势，D触发器，D锁存器，施密特触发器低电平噪声容限:VIL-VOL高电平噪声容限:VOH-VIH该容限应大于零热电势:当两种不同的金属相互接触时，如果接触端和非接触端的温度不相等，两种金属之间产生的电势差称为热电势2.金属氧化物半导体晶体管的动态响应之间有什么关系？(本征电容P77)金属氧化物半导体晶体管的动态响应值取决于其充放电期间的本征寄生电容以及由互连线和负载引起的额外电容所需的时间本征电容的源极:基本金属氧化物半导体结构、沟道电荷和漏极以及源极反向偏置PN结耗尽区 3.设计技术(其他测试点与此知识点相似)P147如何降低栅极的传播延迟:降低CL:负载电容主要由以下三个主要部分组成:栅极本身的内部扩散电容、互连电容和扇出电容增加晶体管的纵横比并增加VDD 4。
具有比率逻辑和无与伦比的逻辑具有特定的逻辑:特定的逻辑试图减少实现给定逻辑功能所需的晶体管数量，但通常以降低稳定性和额外功耗为代价。
诸如之类的门不使用有源下拉和上拉网络的组合，而是由实现逻辑功能的NMOS下拉网络和简单的加载设备组成。
无与伦比的逻辑:逻辑电平独立于器件相对大小的门称为无与伦比的逻辑特定逻辑:逻辑电平由构成逻辑的晶体管的相对大小决定。
5. 时序电路的特点:记忆功能原理:(1)基本反馈；(b)电容储存电荷6。
信号完整性(电荷共享，泄漏)信号完整性问题:电荷泄漏电荷共享容性耦合时钟馈通7。
存储器和存储分类按存储模式分为随机存储器:任何存储单元的内容都可以随机访问，访问时间与存储单元的物理位置无关顺序存储器:只能按一定顺序访问，访问时间与存储单元的物理位置有关根据存储器的读写功能，它分为只读存储器:半导体存储器，其内容是固定的，只能读不能写。
随机存取存储器:可读写的半导体存储器根据信息的可存储性，可分为个非永久性存储器:断电后信息消失的存储器。
永久存储器:断电后仍能存储信息的存储器根据内存使用情况分为。
根据存储器在计算机系统中的作用，它可以分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
1.1 .简答题集成电路开发特点:体积越来越小，重量越来越轻，引线和焊点越来越少，使用寿命长，可靠性高，性能好，成本低，便于的批量生产。
工作电压也越来越低，能耗也越来越小，集成度越来越高。
2.P181“大型风机入口设计技术”的设计者在设计时可以采用多种技术来减少大扇入电路的延迟:逐步调整晶体管尺寸增加晶体管尺寸，重新排列输入充足的逻辑结构3。
简要描述了集成电路技术中典型的光刻步骤及其相互关系(P28)光刻步骤:氧化物涂层光刻机曝光光刻胶显影和干燥酸蚀刻旋转、清洗和干燥各种处理步骤:(扩散和离子注入、沉积、蚀刻、平面化)去除光刻胶(即“砂洗”)。
4.什么是多晶自对准工艺及其优点是什么？(P32)在掺杂之前构图的多晶硅栅极实际上确定了沟道区的确切位置，因此也确定了源区和漏区的位置。
这个过程被称为自对准过程。
的优势:它使源极和漏极区域相对于栅极具有非常精确的位置，并有助于降低晶体管中的寄生电容。
5.CMOS逻辑门特性:全摆幅，无与伦比，低输出阻抗，高输入阻抗，无静态功耗，高噪声6。
伪NMOS门(100字)的优点设计简单，占地面积小，速度快，功耗低。
伪NOMS的显著优点是晶体管数量减少(从2N的互补金属氧化物半导体减少到:N+1)，并且该门的额定输出高电平为Vdd7。
传输晶体管逻辑的优势是什么？缺点和解决方法是什么？的优点:通过允许原始输入驱动栅极、源极和漏极，减少实现逻辑所需的晶体管数量，即需要更少的晶体管来实现给定的功能显示较低的开关功率随着电压摆幅的减小，传输管需要较少的开关能量来为节点充电。
的缺点:对于NMOS器件，当传输0时非常有效，但是当将节点上拉至VDD时，其性能非常差，因为在中间有一个阈值电压将Vth，即其充电点只能达到:VDD-Vth纯传输逻辑门不能再生信号经过许多连续的阶段后，可以看到信号逐渐减弱。
当输出为高电平时，消耗静态功率解决方案:可以插入一个互补金属氧化物半导体反相器来弥补它8. 什么是时钟馈通，有什么危害？(P215)这是由预充电器件的时钟输入和动态输出触点之间的电容耦合引起的效应时钟馈通的危害在于，在正常情况下，可能导致预充电管的反向偏置二极管正向偏置这导致电子被注入到衬底中，电子可能被处于“1”(高电平)状态的附近高阻抗触点收集，最终导致错误或CMOS闭锁9.写专用集成电路、可编程门阵列和可编程逻辑器件的全英文和中文名称asic:专用集成电路专用集成电路fpga:现场可编程门阵列现场可编程门阵列CPLD:复杂可编程逻辑器件10。
与静态逻辑电路相比，动态逻辑电路有哪些优点？动态逻辑电路的优点:1。
晶体管的数量显著减少(N+2) 2。
它具有11的快速切换速度。
克服容性串扰的方法(7分)1。
尽可能避免浮动节点2。
敏感节点应与全摆幅信号3良好隔离。
在满足时间限制的范围内，尽可能增加上升(下降)时间4.在敏感的低摆幅布线网络中采用差分信号传输方法5.为了尽量减少串扰，不要使两条信号线之间的电容过大。
6.如有必要，可以在两个信号之间添加屏蔽线- GND或VDD7。
不同层上的信号之间的线间电容可以通过增加额外的布线层来进一步减小12.分析时钟抖动和偏差的来源时钟偏移:集成电路中时钟翻转到达时间的空间差异通常称为时钟偏移时钟偏移是由时钟路径的静态不匹配和时钟负载的差异造成的。
时钟抖动:时钟周期在芯片的某个固定点暂时改变，即时钟周期可以在每个不同的周期缩短或延长。
: 1的来源。
时钟2的产生。
器件制造中的偏差3。
互连偏差4。
环境变化。
容性耦合13。
梅丽和摩尔结构的异同Moore状态机:下一个状态仅由当前状态决定，即二级状态=f(现状，输入)，输出=f(现状)；粉状状态机:下一个状态不仅与当前状态有关，还与当前输入值有关，即二级状态=f(现状，输入)，输出=f(现状，输入)；Moore状态机的输出信号由状态寄存器直接解码，而Mealy状态机通过将当前输入信号与即将变为第二状态的当前状态相结合而被编码为输出信号。
摩尔状态机和Mealy状态机的状态是相同的。
当前状态和输入共同决定下一个状态是什么。
14。
静态随机存取存储器和动态随机存取存储器的存储原理和特点，分别画出它们的单元电路基于正反馈的静态随机存储器具有大面积、低集成度、高速度和高噪声容限。
基于电荷存储的动态随机存取存储器需要频繁的数据刷新、高集成度和相对较大的功耗3。
d触发器。
D锁存器D触发器指由时钟边沿触发的存储单元，锁存器指由信号而不是时钟控制的电平敏感器件。
锁存器由锁存信号控制。
当数据未锁存时，输出端的信号随着输入信号而变化，就像信号通过缓冲器一样。
一旦锁存信号被锁存，数据被锁定，输入信号无效。
锁存器和D触发器具有基本相同的逻辑功能，是临时存储数据。
如果构建与非门，锁存器比D触发器消耗更少的逻辑资源，因此使用锁存器具有更高的集成度，但是锁存器具有以下缺点:(1)对毛刺敏感，毛刺信号可以传输，没有异步复位端子，并且当芯片上电时锁存器不能处于特定状态；(2)会使静态时序分析复杂化，测试性差，不利于设计重用。
因此，在今天的专用集成电路设计中，除了非常高速的电路如中央处理器之外，一般不推荐使用锁存器。
在(3)FPGA器件中有大量的D触发器，但没有锁存器这样现成的结构。
使用锁存器将消耗更多资源。
如何避免使用锁存器:在(1)时序逻辑电路中，可以使用带使能端子的D触发器。
(2)在组合过程中分配默认值；(3)将输入值分配给所有输入条件，以覆盖所有条件分支(尤其是在以下情况下..其他..和案例结构)；(4)避免产生来自组合电路的反馈，这将导致一系列问题，例如难以实现精确的静态时序分析等。
在一些设计中，锁存器是不可避免地需要的，例如在PCI接口设计中PCI规范中的复位功能的定义该设计可通过多位选择器和作为选择控制位的测试模式引脚进行测试。
1。
系统设计挑战:1。
时钟(可能导致时钟偏移)2。
配电网设计问题2。
封装是硅芯片上现代电路与外界之间的接口，因此它对集成电路的性能、可靠性、寿命和成本有着重要的影响。
3。
实际的金氧半管次级效应:阈值变化，载流子效应，金氧半管门锁效应4。
工艺偏差原因:1。
由于沉积或杂质扩散期间的不均匀性，工艺参数(例如杂质浓度密度、氧化物层厚度和扩散深度)不同。
这些会导致薄层电阻和晶体管参数值(如阈值电压)的差异。
2.器件尺寸的变化主要是由于光刻工艺的分辨率有限。
这导致了MOS管宽长比和互连线宽度的偏差。
5。
减少开关活动的设计技术1。
逻辑重组2。
输入排序3。
时分复用资源4。
毛刺减少6。
严格定义:边沿触发存储元件称为寄存器锁存器。
它是一个电平敏感器件。
任何由交叉耦合门组成的双稳态元件称为触发器。