第六章CMOS静态门电路(3)-功耗

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第六章 MOS电路版图设计讲解

VDD MP Vo MN
(2) 根据负载CL情况和速度要求(tr和tf) 确定等效的 PMOS管和NMOS管的最小 W/L 。
o增大 Vi
0
V*
VDD
6.1.1 MOS管宽长比(W/L)的确定 2. CMOS逻辑门电路（续） (3) 根据上述结果最终确定等效的 Vi PMOS管和NMOS管的最小W/L。 (4) 根据电路结构和等效的W/L确定每个管的W/L 。无比电路VOL与o无关 nor2
选上升和下降时间都是300ns.
§6-2 版图的布局布线
思考题
1. 布局布线的策略是什么？ 2. 复用单元设计有什么好处？
6.2.1 布局 1.布局的基本原则芯片的布局设计是要解决电路图或逻辑图中的每个元件、功能单元在版图中的位置摆布、压焊点分布、电源线和地线以及主要信号线的走向等。首先确定电路中主要单元（元件）的位置，再以主要单元为中心安置次主要单元和次要单元。相关单元（包括压点）要尽量靠近，以主要单元为主调整单元（器件）的形状和位置，方便布线，缩短布线。
6.2.1 布局 2.布局示例1 电子表芯片
液晶显示译码电路
定时电路
比较电路
走时电路
分频电路振荡器
报时驱动
调节控制电路
6.2.1 布局 2.布局示例2 存储器模块
读写控制
输入输出
地址译码
SRAM存储矩阵
6.2.2 布线 1. 布线基本原则最常用的布线层有金属、多晶硅和扩散区，其寄生电阻和寄生电容有所不同。电源线、地线选择金属层布线，线宽要考虑电流容量（一般1mA/m)。长信号线一般选择金属层布线，应尽量避免长距离平行走线。多晶硅布线和扩散区布线不能交叉而且要短。必须用多晶硅走长线时，应同时用金属线在一定长度内进行短接。

整理版集成电路题目

一、填空1、 CMOS 逻辑电路中 NMOS 管是增强型，PMOS 管是增强型； NMOS 管的体端接地，PMOS 管的体端接VDD 。

2、 CMOS 逻辑电路的功耗由 3 部分组成，分别是动态功耗、开关过程中的短路功耗和静态功耗；增大器件的阈值电压有利于减小短路功耗和静态功耗。

3、饱和负载 NMOS 反相器的 3 个主要缺点是：输出高电平有阈值损失、输出低电平不是 0，与比例因子 Kr 相关、输出低电平时有静态功耗。

4、三态输出电路的 3 种输出状态是：（高电平），（低电平）和（高阻态）。

2、CMOS 工艺可分为 p 阱、 n 阱、双阱三种。

在CMOS 工艺中，N 阱里形成的晶体管是PMOS3、通常情况下，在IC 中各晶体管之间是由场氧来隔离的；该区域的形成用到的制造工艺是氧化工艺。

4、集成电路制造过程中，把掩膜上的图形转换成晶圆上器件结构一道工序是指光刻，包括晶圆涂光刻胶、曝光、显影、烘干四个步骤；其中曝光方式包括 ① 接触式、② 非接触式两种。

5、阈值电压VT 是指将栅极下面的si 表面从P 型Si 变成N 型Si 所必要的电压，根据阈值电压的不同，常把MOS 区间分成耗尽型、增强型两种。

降低VT 的措施包括：降低杂质浓度、增大Cox 两种。

1．写出传输门电路主要的三种类型和他们的缺点：（1）NMOS 传输门，缺点：不能正确传输高电平；（2）PMOS 传输门，缺点：不能正确传输低电平；（3）CMOS 传输门，缺点：电路规模较大。

2、对于一般的动态逻辑电路，逻辑部分由输出低电平的 NMOS 网组成，输出信号与电源之间插入了栅控制极为时钟信号的 PMOS ,逻辑网与地之间插入了栅控制极为时钟信号的 NMOS二、简答题1. 为什么的PMOS 尺寸通常比NMOS 的尺寸大？答：1）电子迁移率较大，是空穴迁移率的两倍，即μN =2μP 。

CMOS门电路PPT课件

一、MOS管的开关特性
1. MOS管的结构和工作原理
-
S
vGS
vDS +
G
+ iD
D
N+
N+
G
P型衬底(B)
第三节 CMOS门电路
D B
S
当vDS> 0，但 vGS= 0 时，D-S间2不021/3导/9 通， iD= 0 。当vDS> 0，且vGS> vGS(th) (MOS管的开启电压）
时，栅极下面的衬底表面形成一个N型反型层。这个反型层构成了D-S间的导电沟道，有 iD流通。
2. 电压传输特性
AB段：
vO
VDD A B
T1的开启电压
T1导通， T2截止， VO = VOH ≈ VDD。
CD段：
1
2 V D D VGH(th)N
VGH(th)P
T2导通， T1截止， VO = VOL ≈ 0。
CD
T2的开 O 启电压
1 2 V DD
VDD
vI
2021/3/9
CMOS反相器的电压传输特性 BC段：
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放映结束感谢各位的批评指导！
谢谢！
让我们共同进步
2021/3/9
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C
C
V DD
T2
vI / vO T 1
v O / v I v I / v O TG
C
C
2021/3/9
C1,C0 时，传输门导通。
C0,C1 时，传输门截止。
vO / vI
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第三节 CMOS门电路
利用 CMOS传输门和CMOS反相器可以组合成各种复杂的逻辑电路，如异或门、数据选择器、寄存器、计数器等。

电子课件电子技术基础第六版第六章门电路及组合逻辑电路可编辑全文

1. 逻辑函数的表达方式逻辑电路的功能可用逻辑函数来表述。对于某一实际问题的功能要求，如果以逻辑自变量（原因）作为输入，以逻辑因变量（结果）作为输出，那么当输入量的取值确定后，输出量便随之确定，这种输出与输入之间的函数关系就称为逻辑函数。
逻辑函数除可以用逻辑函数表达式（逻辑表达式）表示以外，还可以用相应的真值表以及逻辑电路图来表示。真值表与前述基本逻辑关系的真值表类似，就是将各个变量取真值（0 和 1）的各种可能组合列写出来，得到对应逻辑函数的真值（0 或 1）。逻辑电路图（逻辑图）是指由基本逻辑门或复合逻辑门等逻辑符号及它们之间的连线构成的图形。
TTL 集成“与非”门的外形和引脚排列 a）外形 bOS 集成门电路以绝缘栅场效应管为基本元件组成， MOS 场效应管有 PMOS 和NMOS 两类。CMOS 集成门电路是由 PMOS 和 NMOS 组成的互补对称型逻辑门电路。它具有集成度更高、功耗更低、抗干扰能力更强、扇出系数更大等优点。
三、其他类型集成门电路
1. 集电极开路与非门（OC 门）在这种类型的电路内部，输出三极管的集电极是开路的，故称集电极开路与非门，也称集电极开路门，简称 OC 门。
OC 门 a）逻辑符号 b）外接上拉电阻
74LS01 是一种常用的 OC 门，其外形和引脚排列如图所示。
74LS01 的外形和引脚排列 a）外形 b）引脚排列
2. 主要参数 TTL 集成“与非”门的主要参数反映了电路的工作速度、抗干扰能力和驱动能力等。
TTL 集成“与非”门的主要参数
TTL 集成“与非”门具有广泛的用途，利用它可以组成很多不同逻辑功能的电路，其外形和引脚排列如图所示。如 TTL“ 异或”门就是在 TTL“与非”门的基础上适当地改动和组合而成的；此外，后面讨论的编码器、译码器、触发器、计数器等逻辑电路也都可以由它来组成。

cmos门电路

CMOS反相器MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中又可分为耗尽型和增强型两类。

由N沟道和P沟道MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路。

图4.6.1(a)表示CMOS反相器电路，由两种增强型MOSFET组成，其中一个为N沟道，另一个为P沟道。

图4.6.1(b)为其简化画法。

为了电路能正常工作，要求电源电压V DD＞(V TN+|V TP|)1. 工作原理首先考虑两种极限情况：当v1输入逻辑0时，相应的电压近似为0V；而当v输入逻辑1时，相应的电压近似为V DD。

假设N沟道管T N为工作管，P沟道管1T为负载管。

由于电路是互补对称的，这种假设可以是任意的，其结果相同。

p图4.6.2分析了当v1＝V DD时的工作情况。

参看图4.6.2(b)。

在T N的输出特性i D-v DS曲线簇中选择V GSN=V DD，并叠加一条负载线，它是负载管T p在v SGP=0V时的输出特性i D-v SD。

由于v SGP＜V T(V TN=|V TP|=V T)，负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。

两条曲线的交点即工作点。

显然，这时的V DSN=0V，由于电路的输出V O=V DSN，故V OL＝0V(典型值＜10mV)，而通过两管的电流接近于零。

这就是说，电路的功耗很小（微瓦数量级）。

(a)电路(b)简化电路图4.6.1 CMOS反相器(a)电路(b)图解图4.6.2 CMOS反相器在输入为高电平时的图解分析图4.6.3分析了另一种极限情况，此时对应于v I＝0V，其工作状态示于图4.6.3(b)中。

此时工作管T N在v GSN＝0的情况下运用，其输出特性i D-v DS几乎与横轴重合，负载曲线是负载管T p在v GSP=V DD时的输出特性i D-v DS。

由图可知，工作点决定了V OH≈V DD；通过两器件的电流接近于零值。

可见上述两种极限情况下的功耗都很低。

(a)电路(b)图解图4.6.3 CMOS反相器在输入为低电平时的图解分析由此可知，基本CMOS反相器近似于理想的逻辑单元，其输出电压接近于零，而功耗几乎为零。

模拟集成电路设计期末试卷..

模拟集成电路设计期末试卷..《模拟集成电路设计原理》期末考试⼀．填空题（每空1分，共14分）1、与其它类型的晶体管相⽐，MOS器件的尺⼨很容易按____⽐例____缩⼩，CMOS电路被证明具有_较低__的制造成本。

2、放⼤应⽤时，通常使MOS管⼯作在_ 饱和_区，电流受栅源过驱动电压控制，我们定义_跨导_来表⽰电压转换电流的能⼒。

3、λ为沟长调制效应系数，对于较长的沟道，λ值____较⼩___（较⼤、较⼩）。

4、源跟随器主要应⽤是起到___电压缓冲器___的作⽤。

5、共源共栅放⼤器结构的⼀个重要特性就是_输出阻抗_很⾼，因此可以做成___恒定电流源_。

6、由于_尾电流源输出阻抗为有限值_或_电路不完全对称_等因素，共模输⼊电平的变化会引起差动输出的改变。

7、理想情况下，_电流镜_结构可以精确地复制电流⽽不受⼯艺和温度的影响，实际应⽤中，为了抑制沟长调制效应带来的误差，可以进⼀步将其改进为__共源共栅电流镜__结构。

8、为⽅便求解，在⼀定条件下可⽤___极点—结点关联_法估算系统的极点频率。

9、与差动对结合使⽤的有源电流镜结构如下图所⽰，电路的输⼊电容C in为__ C F（1－A）__。

10、λ为沟长调制效应系数，λ值与沟道长度成___反⽐__（正⽐、反⽐）。

⼆．名词解释（每题3分，共15分）1、阱解：在CMOS⼯艺中，PMOS管与NMOS管必须做在同⼀衬底上，其中某⼀类器件要做在⼀个“局部衬底”上，这块与衬底掺杂类型相反的“局部衬底”叫做阱。

2、亚阈值导电效应解：实际上，V GS=V TH时，⼀个“弱”的反型层仍然存在，并有⼀些源漏电流，甚⾄当V GS3、沟道长度调制解：当栅与漏之间的电压增⼤时，实际的反型沟道长度逐渐减⼩，也就是说，L 实际上是V DS 的函数，这种效应称为沟道长度调制。

4、等效跨导Gm 解：对于某种具体的电路结构，定义inD V I ??为电路的等效跨导，来表⽰输⼊电压转换成输出电流的能⼒ 5、⽶勒定理解：如果将图（a ）的电路转换成图（b ）的电路，则Z 1=Z/(1-A V )，Z 2=Z/(1-A V -1)，其中A V =V Y /V X 。

逻辑门电路作业题(参考答案)

第四章逻辑门电路（Logic Gates Circuits）1．知识要点CMOS逻辑电平和噪声容限；CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构；CMOS逻辑电路的稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用的输入端及等效的输入/输出电路模型；动态电气特性：转换时间、传输延迟、电流尖峰、扇出特性；特殊的输入/输出电路结构：CMOS传输门、三态输出结构、施密特触发器输入结构、漏极开路输出结构。

重点：1．CMOS逻辑门电路的结构特点及与逻辑表达式的对应关系；2．CMOS逻辑电平的定义和噪声容限的计算；3．逻辑门电路扇出的定义及计算；4．逻辑门电路转换时间、传输延迟的定义。

难点：1．CMOS互补网络结构的分析和设计；2．逻辑门电路对负载的驱动能力的计算。

（1）PMOS和NMOS场效应管的开关特性MOSFET管实际上由4部分组成：Gate，Source，Drain和Backgate，Source和Drain之间由Backgate连接，当Gate对Backgate的电压超过某个值时，Source和Drain之间的电介质就会形成一个通道，使得两者之间产生电流，从而导通管子，这个电压值称为阈值电压。

对PMOS管而言，阈值电压是负值，而对NMOS管而言，阈值电压是正值。

也就是说，在逻辑电路中，NMOS管和PMOS管均可看做受控开关，对于高电平1，NMOS导通，PMOS截断；对于低电平0，NMOS截断，PMOS导通。

（2）CMOS门电路的构成规律每个CMOS门电路都由NMOS电路和PMOS电路两部分组成，并且每个输入都同时加到一个NMOS管和一个PMOS管的栅极（Gate）上。

对正逻辑约定而言，NMOS管的串联（Series Connection）可实现与操作（Implement AND Operation），并联（Parallel Connection）可实现或操作（Implement OR Operation）。

CMOS

CMOS是场效应管构成，TTL为双极晶体管构成COMS的逻辑电平范围比较大（5～15V），TTL只能在5V下工作CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强，TTL则相差小，抗干扰能力差CMOS功耗很小，TTL功耗较大（1～5mA/门）CMOS的工作频率较TTL略低，但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。

功耗TTL门电路的空载功耗与CMOS门的静态功耗相比，是较大的，约为数十毫瓦（mw）而后者仅约为几十纳(10-9)瓦；在输出电位发生跳变时（由低到高或由高到低）,TTL和CMOS门电路都会产生数值较大的尖峰电流，引起较大的动态功耗。

速度通常以为TTL门的速度高于“CMOS门电路。

影响 TTL门电路工作速度的主要因素是电路内部管子的开关特性、电路结构及内部的各电阻阻数值。

电阻数值越大，工作速度越低。

管子的开关时间越长，门的工作速度越低。

门的速度主要体现在输出波形相对于输入波形上有“传输延时”tpd。

将tpd与空载功耗P 的乘积称为“速度-功耗积”，做为器件性能的一个重要指标，其值越小，表明器件的性能越好（一般约为几十皮（10-12）焦耳）。

与TTL门电路的情况不同，影响CMOS电路工作速度的主要因素在于电路的外部，即负载电容CL。

CL是主要影响器件工作速度的原因。

由CL所决定的影响CMOS门的传输延时约为几十纳秒。

关于CMOS逻辑门电路与TTL逻辑门电路使用的问题1、CMOS逻辑门电路与TTL电路相比有哪些优点？与TTL电路相比，CMOS逻辑门静态功耗小；允许电源电压范围宽；扇出系数大；抗噪容限大；带负载能力强；集成度等。

从发展趋势来看，由于制造工艺的改进和上述优点，CMOS电路的性能有可能超越TTL而成为占主要地位的逻辑器件。

2、TTL集成门电路使用注意事项（1）电源电压对于74系列应满足5V+5%的范围内，对于54系列应满足5V+10%的范围内；电源不能接反；为防止外来干扰通过电源串入电路，需要对电源进行滤波，通常在印刷电路板有电源输入端接入10μF~100μF电解电容进行滤波，每隔6~8个门加接一个0.01μF~0.1μF的瓷介电容对高频进行滤波。

第三章-CMOS门电路

2
3.3.1 MOS管的开关特性第一页上一页下一页
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BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。
MOS管是一种电压控制器件(uGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。
MOS管因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。
3.3.3 其它类型的CMOS门电路
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1. 其他逻辑功能的CMOS门电路（P91~93）
在CMOS门电路的系列产品中，除了反相器外常用的还有与门、或门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。 2. 漏极开路的门电路（OD门）
如同TTL电路中的OC门那样，CMOS门的输出电路结构也可做成漏极开路（OD）的形式。其使用方法与TTL的 OC门类似。
强。
原因：TTL的输出电阻小。5mA内变化很小IOH
实际只有0.4mA
21
3.3.4 CMOS反相器的动态特性（门电第路一页状上态一页切下一换页时最一后页
结束放映
所呈现的特性）
tPLH：输出由低电平变为高电平的传输延迟时间 tPHL：输出由高电平变为低电平的传输延迟时间
22
CMOS反相器传输延迟的原因：
24
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漏极开路的门电路（OD门）（Open-Drain）
VDD1
内部逻辑 A B
VDD2 使用时必须外接上拉电阻
D vO
G
TN•
S
RL
Y=(AB)'

CMOS门电路

3、CMOS反相器的主要特性（1）电压传输特性和电流传输特性
CD：输入电压vI>VDD−│VTP│，vGSN=vI>VTN，│vGSP│=│vI−VDD│<│VTP│， TN导通而TP截止，输出vO≈0为低电平，iD≈0。
以上分析可以看出，CMOS反相器的特点：
⑴、静态功耗极低静态时，CMOS反相器总有一个MOS管处于截止状态，仅有极小漏电流流过。
当 VI= 5 V 时： NMOS管VGSN = 5V > V TN TN管导通。 PMOS管VGSP = 5V-V DD= 0 V < | V TP |，TP管截止。
综上分析：实现反相关系，F A
3、CMOS反相器的主要特性
（1）电压传输特性和电流传输特性
AB：输入电压vI<VTN，vGSN=vI<VTN，│vGSP│=│vI−VDD│>│VTP│，TP 导通而TN截止，输出vO≈VDD为高电平，iD≈0。
VDD+VD。保证加在C2上的电压，不超过其耐压极限。
☆ 当输入VI<－VD时：保护二极管D2导通，|i I| 随|VI|增加而增大。
(3)、输出特性
当输入VI为高电平时，负载管截止，输入管导通。因此负载电流灌入输入端。
低电平输出特性是灌电流负载。
当输入VI为低电平时，负载管导通，输入管截止。因此负载电流是拉电流。
高电平输出特性是拉电流负载。
4、其它CMOS逻辑门（1）CMOS传输门
CMOS传输门是由p沟道和n沟道增强型MOS管并联互补组成。
电路组成：两管漏源相连作 Vi / VO。（由
于D、S对称可以双向传输。）
两个栅极受一对控制信号控制。C , C

CMOS 门电路

图2-26
CMOS反相器 LOGO
9
（3）逻辑功能实现反相器功能（非逻辑）。（4）工作特点 VTP和VTN总是一管导通而另一管截止，流过 VTP和VTN的静态电流极小（纳安数量级），因而 CMOS反相器的静态功耗极小。这是CMOS电路最突出的优点之一。
10
LOGO
3．电压传输特性和电流传输特性 BC段：转折区阈值电压UTH≈VDD/2 转折区中点：电流最大
截止
图2-24 NMOS管的电路符号及转移特性 (a) 电路符号（b）转移特性
5
LOGO
（2）PMOS管的开关特性
D接负电源
导通
截止
图2-25 PMOS管的电路符号及转移特性 (a) 电路符号（b）转移特性
导通电阻相当小
6
LOGO
2．CMOS反相器的工作原理
（1）基本电路结构
PMOS管负载管 NMOS管驱动管
3
LOGO
2.5.1
CMOS反相器
MOS管有NMOS管和PMOS管两种。
当NMOS管和PMOS管成对出现在电路中，且二
者在工作中互补，称为CMOS管(意为互补)。 MOS管有增强型和耗尽型两种。在数字电路中，多采用增强型。 1．MOS管的开关特性
4
LOGO
（1）NMOS管的开关特性
D接正电源导通电阻相当小导通
而TTL电路的电源电压只能为5V。 ③ 采用TTL的OC门实现电平转换。若电源电压不一致时也可选用OC门实现电平转换。
27
LOGO
2. CMOS门驱动TTL门
（1）电平匹配 CMOS门电路作为驱动门，UOH≈5V，UOL≈0V； TTL门电路作为负载门，UIH≥2.0V，UIL≤0.8V。电平匹配是符合要求的。（2）电流不匹配 CMOS门电路4000系列最大允许灌电流为0.4mA，

《半导体集成电路》考试题目及参考答案(DOC)

《半导体集成电路》考试题目及参考答案(DOC)1.双极性集成电路中最常用的电阻器和MOS集成电路中常用的电阻都有哪些？2.集成电路中常用的电容有哪些。

3. 为什么基区薄层电阻需要修正。

4. 为什么新的工艺中要用铜布线取代铝布线。

5. 运用基区扩散电阻，设计一个方块电阻200欧，阻值为1K的电阻，已知耗散功率为20W/c㎡,该电阻上的压降为5V,设计此电阻。

第4章TTL电路1.名词解释电压传输特性开门/关门电平逻辑摆幅过渡区宽度输入短路电流输入漏电流静态功耗瞬态延迟时间瞬态存储时间瞬态上升时间瞬态下降时间瞬时导通时间2. 分析四管标准TTL与非门（稳态时）各管的工作状态？3. 在四管标准与非门中，那个管子会对瞬态特性影响最大，并分析原因以及带来那些困难。

4. 两管与非门有哪些缺点，四管及五管与非门的结构相对于两管与非门在那些地方做了改善，并分析改善部分是如何工作的。

四管和五管与非门对静态和动态有那些方面的改进。

5. 相对于五管与非门六管与非门的结构在那些部分作了改善，分析改进部分是如何工作的。

6. 画出四管和六管单元与非门传输特性曲线。

并说明为什么有源泄放回路改善了传输特性的矩形性。

7. 四管与非门中，如果高电平过低，低电平过高，分析其原因，如与改善方法，请说出你的想法。

8. 为什么TTL与非门不能直接并联？9. OC门在结构上作了什么改进，它为什么不会出现TTL与非门并联的问题。

第5章MOS反相器1. 请给出NMOS晶体管的阈值电压公式，并解释各项的物理含义及其对阈值大小的影响（即各项在不同情况下是提高阈值还是降低阈值）。

2. 什么是器件的亚阈值特性，对器件有什么影响？3. MOS晶体管的短沟道效应是指什么，其对晶体管有什么影响？4. 请以PMOS晶体管为例解释什么是衬偏效应，并解释其对PMOS晶体管阈值电压和漏源电流的影响。

5. 什么是沟道长度调制效应，对器件有什么影响？6. 为什么MOS晶体管会存在饱和区和非饱和区之分（不考虑沟道调制效应）？7.请画出晶体管的D DS特性曲线，指出饱和区和I V非饱和区的工作条件及各自的电流方程（忽略沟道长度调制效应和短沟道效应）。

阎石《数字电子技术基础》(第6版)考研真题精选-第3章门电路【圣才出品】

第3章门电路一、选择题1．在不影响逻辑功能的情况下，CMOS与非门的多余输入端可（）。

[电子科技大学2010研]A．接高电平B．接低电平C．悬空D．通过电阻接地【答案】A【解析】因为CMOS电路的不用输入端不能悬空；对与非门来讲，多余输入端接低电平则输出一直为高电平，不符合要求，根据逻辑运算关系可知只有接高电平才可以不影响逻辑功能。

2．CMOS门电路在何时最耗电（）。

[北京邮电大学2015研]A．输出为逻辑0时B．输出为逻辑1时C．输出翻转时D．输出高阻态时【答案】C【解析】CMOS门电路在输出为0或者输出为1时，门电路处于一个管子导通、一个管子截止的工作状态，功耗很低；CMOS三态门电路输出高阻态时，两只管子都截止，功耗很低，以上都属于静态工作状态。

输出翻转时属于动态工作状态，CMOS门电路的动态功耗比静态功耗要大很多。

3．若干个门电路的输出可以直接连在一起的是（）。

[北京邮电大学2015研]A．ECL门B．三态门C．OC门D．任意逻辑门【答案】ABC【解析】ECL门输出直接连在一起可以实现线或；三态门输出直接连在一起可以实现总线结构；OC门输出直接连在一起可以实现线与；而普通逻辑门输出端直接连在一起会导致电平紊乱甚至电路烧毁等问题。

4．下列说法中正确的有（）。

[北京邮电大学2016研]A．三态门具有高电平、低电平和高阻输出三种状态B．三态门的输出端不能直接并联C．三态门的输出端可以直接并联D．三态门的输出端并联时需要连接上拉电阻【答案】AC【解析】三态输出门电路的输出除了有高电平、低电平两个状态外，还有第三个状态——高阻态。

三态门的输出可以直接并联在一起实现总线结构，并联时不需要额外接上拉电阻。

5．下列逻辑门中，不能实现L＝A＿＋B＿的是（）。

[山东大学2018研]A．B．C．【答案】B【解析】A项与非门其中一个输入端直接接了电源，所以实现的逻辑功能为（AB）′＝A′＋B′；B项或非门一个输入端接地，实现（A＋B）′即A′B′；C项与非门实现的逻辑功能与A项相同。

第6章 CMOS静态门电路功耗pps西安理工大学

作业：
名词解释：静态功耗，动态功耗简述CMOS反相器功耗的构成。

2018/11/17
Vdd
V VDD
1 0
1.当输入信号为0时： 2.当输入信号为VDD时： 3.当输入信号从0－>1(发生跳变)时： CL
0
静态功耗
t
输出保持1不变，没有电荷转移输出保持0不变，没有电荷转移输出从“1”转变为“0”, 有电荷转移
动态功耗
2018/11/17
CMOS反相器的功耗
功耗组成：
1. 静态功耗 2. 动态功耗
半导体集成电路
学校：西安理工大学院系：自动化学院电子工程系专业：电子、微电时间：秋季学期
2018/11/17
CMOS静态门电路的功耗
2018/11/17
内容提要
功耗的组成静态功耗及减小措施举例动态功耗及减小措施举例 CMOS静态门电路的小结

2018/11/17
CMOS反相器的功耗

tp
0
(i 'VDD )dt ,
假设交变电流i '的波形为三角形，Pdp可近似为： Pdp
2018/11/17
1 f pVDD I 'max （tr t f ） 2
瞬态功耗
Vdd
Vin
Vout
CL
每次翻转消耗的能量E
E=CLVDD2
Pdyn=E*f=CLVDD2f
动态（翻转）的能量和功耗：与驱动器件的电阻无关为减小功耗需要减小CL ,VDD 和f
VDD (1) (2)
(3) (4) (5)
Vout
N截止 N饱和 N非饱 N非饱 P非饱 P非饱 Vin

微型计算机原理第六章存储器

3、存储器带宽单位时间里存储器所存取的信息量，位/秒
4、功耗
半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗”。与计算机的电源容量和机箱内的散热有直接的联系保证速度的情况下，减小功耗
5、可靠性可靠性一般是指存储器（焊接、插件板的接触、存储器模块的复杂性）抗外界电磁场、温度等因变化干扰的能力。在出厂时经过全
28系列的E2PROM
① +5V供电，维持电流60mA，最大工作电流160mA ② 读出时间250ns ③ 28引脚 DIP封装 ④ 页写入与查询的做法：当用户启动写入后，应以（3至20）微秒/B的速度，连续向有关地址写入16个字节的数据，其中，页内字节由A3至A0确定，页地址由A12至A4确定，整个芯片有512个页，页加载如果芯片在规定的20微秒的窗口时间内，用户不再进行写入，则芯片将会自动把页缓冲器内的数据转存到指定的存储单元，这个过程称为页存储，在页存储期间芯片将不再接收外部数据。CPU可以通过读出最后一个字节来查询写入是否完成，若读出数据的最高位与写入前相反，说明写入还没完成，否则，写入已经完成。
3）R/W（Read/Write）读/写控制引线端。
4）WE写开放引线端，低电平有效时，数据总线上的数据被写入被寻址的单元。 4、三态双向缓冲器使组成半导体RAM的各个存储芯片很方便地与系统数据总线相
连接。
6.2.2 静态RAM
1、静态基本存储单元电路
基本单元电路多为静态存储器半导体双稳态触发器结构， NMOS\COMS\TTL\ECL等制造工艺而成。 NMOS工艺制作的静态RAM具有集成度高、功耗价格便宜等优点，
6.2.4
RAM存储容量的扩展方法
1、位扩展方式：16Kx1扩充为16Kx8

cmos逻辑门电路[最新]

CMOS逻辑门电路CMOS是互补对称MOS电路的简称（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），其电路结构都采用增强型PMOS管和增强型NMOS管按互补对称形式连接而成，由于CMOS 集成电路具有功耗低、工作电流电压范围宽、抗干扰能力强、输入阻抗高、扇出系数大、集成度高，成本低等一系列优点，其应用领域十分广泛，尤其在大规模集成电路中更显示出它的优越性，是目前得到广泛应用的器件。

一、CMOS反相器CMOS反相器是CMOS集成电路最基本的逻辑元件之一，其电路如图11-36所示，它是由一个增强型NMOS管T N和一个PMOS管T P按互补对称形式连接而成。

两管的栅极相连作为反相器的输入端，漏极相连作为输出端，T P管的衬底和源极相连接电源U DD，T N管的衬底与源极相连后接地，一般地U DD>(U TN+|U TP|)，(U TN和|U TP|是T N和T P的开启电压)。

当输入电压u i=“0”（低电平）时，NMOS管T N截止，而PMOS管T P导通，这时T N 管的阻抗比T P管的阻抗高的多，（两阻抗比值可高达106以上），电源电压主要降在T N上，输出电压为“1”（约为U DD）。

当输入电压u i=“1”（高电平）时，T N导通，T P截止，电源电压主要降在T P上，输出u o=“0”，可见此电路实现了逻辑“非”功能。

通过CMOS反相器电路原理分析，可发现CMOS门电路相比NMOS、PMOS门电路具有如下优点：①无论输入是高电平还是低电平，T N和T P两管中总是一个管子截止，另一个导通，流过电源的电流仅是截止管的沟道泄漏电流，因此，静态功耗很小。

②两管总是一个管子充分导通，这使得输出端的等效电容C L能通过低阻抗充放电，改善了输出波形，同时提高了工作速度。

③由于输出低电平约为0V，输出高电平为U DD，因此，输出的逻辑幅度大。

CMOS反相器的电压传输特性如图11-37所示。

第6部分逻辑门电路-

PMOS电路。由P沟道MOS管构成，制造工艺简单，但工作速度较低。
NMOS电路。由N沟道MOS管构成，制造工艺复杂，但工作速度优于PMOS电路。
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CMOS电路。由PMOS管和NMOS管构成的互补对称型 MOS电路，优点是静态功耗低、抗干扰能力强、工作稳定性好、开关速度较高。虽然制作工艺相对复杂、成本偏高，但由于其优点突出，是现在发展最快、应用广泛的一种集成电路。
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6.3.1 常见CMOS门电路
1. CMOS与非门高速CMOS集成电路54/74HC00为四2输入与非门，
即内部集成了四个2输入与非门，
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2. CMOS或非门高速CMOS集成电路54/74HC02为2输入四或非门。
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砷、锑等）。杂质原子的五个价电子与周围硅原子组成共价键时，
多出一个价电子，使晶体产生一个自由电子。根据掺入杂质的多少，可以控制自由电子的数量。
由于自由电子的数量远远大于空穴的数量，这种半导体导电以自由电子导电为主。将自由电子称为多数载流子，简称多子；空穴称为少数载流子，简称少子。
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（1）电源规则电源极性不能接反，否则将会造成集成电路的
永久损坏。另外，电源电压应保持在最大极限电压范围之内。电源电压越高，电路抗干扰能力就越强，允许的工作频率就越高，但功耗会相应增大。
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（2）输入规则与TTL门电路不同，CMOS门电路的多余输入端禁
止悬空，而应采取如下措施： ①多余的与输入端接VDD或高电平。 ②多余的或输入端接VSS或低电平，也可以通过电