第4章 第2讲 反相器的瞬态特性PPT课件

.,1,3区的高度为两个阈值之和,VoltageTransferCharacteristic(VTC),Vout+VTP=Vin,Vout+VTN=Vin,.,2,噪声容限定义3：逻辑阈值点把Vit做为允许的输入高电平和低电平极限VNLM=VitVNHM=VDD-VitVNLM与VNHM中较小的决定最大直流噪声容限,反相器的直流噪声容限,.,3,数字电路具有可恢复逻辑特性,可恢复逻辑特性,不可恢复逻辑特性,.,4,第四章CMOS单元电路,4.2反相器瞬态特性,.,5,CMOS反相器,4.1CMOS反相器的直流特性4.2.1CMOS反相器的瞬态特性4.2.2NMOS反相器4.3CMOS反相器的设计,.,6,直流特性和瞬态特性,直流特性有助于我们理解反相器中器件的工作状态和电路的噪声特性瞬态特性，即输入信号随着时间变化过程中，输出信号的变化情况瞬态特性决定着电路的速度,.,7,瞬态响应,瞬态是电路的时域响应，电路中器件和连线的寄生电容和电阻影响着器件对输出结点的充放电速度器件：本征电容和非本征电容，导通电阻连线：电容，电阻,.,8,1、上升时间和下降时间,(1)出现上升/下降的原因:Vit跳变(由0到1，或相反)，Vout不会立刻反相(2)Issue：Vout不会立刻反相的原因？(3)上升时间rise-time/下降时间fall-time(tr/tf)的定义,上升时间:输出从逻辑摆幅的10%10变化到90%,下降时间:输出从逻辑摆幅的90%90变化到10%,.,9,分析上升时间的等效电路,(1)物理思想：通过PMOS对Vout节点的电容充电(2)IDP是随输出变化的Vout|VTP|,PMOS在线性区,.,10,推导上升时间,PMOS饱和,归一化,积分求解,PMOS线性,积分求解,上升时间,.,11,上升过程充电电流的变化,Issue：公式适用范围,.,12,分析下降时间的等效电路,(1)与上升电路类似的分析：通过NMOS对Vout节点的电容放电(2)Issue：IDN的计算？VoutVDD-VTNNMOS饱和；Vout1，有比电路,输出低电平时有直流电流,阈值损失,.,39,饱和负载反相器的上升时间,上升过程,归一化,.,40,饱和负载反相器的下降时间,下降过程,忽略M2的电流,归一化,.,41,2、电阻负载NMOS反相器,负载特性,一个多晶硅电阻做负载,.,42,电阻负载反相器的VTC,2.,M1截止,ID1=IR=0,Vout=VOH=VDD,1.,M1饱和,3.,M1线性,.,43,电阻负载反相器的瞬态特性,上升过程,下降过程,忽略负载电流与CMOS反相器相同,.,44,CMOS和NMOS反相器直流特性比较,饱和负载耗尽型负载电阻负载CMOSVOHVDD-VTVDDVDDVDDVOLKrK1/K2KE/KDVDDRLK1KN/KPKr=5VOL=0.530.10.630Ion,.,45,直流电压传输特性比较,.,46,CMOS和NMOS反相器瞬态特性比较,上升,下降时间比较,注意：不同电路的r和f是不同的,.,47,负载电流比较,.,