集成电路原理与设计中期测试
题目:采用0.5微米CMOS工艺实现的一个CMOS反相器VDD=3.3V,基于MOS一级模型应用Matlab绘制VM与PMOS对NMOS宽长比的关系。基于MOS一级模型应用Matlab计算最大噪声容限与PMOS对NMOS宽长比的关系。再应用Hspice或Spectre仿真修正VM=2V时MOS管的参数设计。 1理论分析:
1.1逻辑阈值电平VM与PMOS对NMOS宽长比的关系: 当时,NMOS管和PMOS管都处在饱和区,因此有
由此得到反相器的逻辑阈值电平
其中:
根据MOS一级模型参数得:逆变器制作
这样设x为PMOS对NMOS宽长比,即钢丝绳滑轮
那么
在mathematica中划出图表:
这样可以得出VM与PMOS对NMOS宽长比的关系。
1.2最大噪声容限与PMOS对NMOS宽长比的关系:
对于CMOS反相器,当V沐浴粉in<VM时,Vout>VM;当Vin>VM时,Vout<VM。因此,可以把VM作为两种逻辑状态的分解点,把它看作允许输入高电平和低电平的极限值,由此确定了CMOS反相器的最大噪声容限,即
那么根据之前计算的VM即可得出
那么VNLM与PMOS对NMOS宽长比的关系与VM图像相同:氢氧化钴
VNHM与PMOS对NMOS宽长比的关系
2逻辑阈值电压VM=2V时MOS管的参数设计
2.1根据计算进行仿真
根据题意
使用mathematica解方程
那么可以假设0.5um工艺下PMOS和NMOS的宽长比为:
在cadence中进行仿真设置pmos宽长比为47.32/0.5,nmos的宽长比为2/0.5。
压花牛皮>dopc仿真所用模型参照拉扎维的模拟cmos集成电路设计:
NMOS参数:
type=n vto = 0.7 tox = 9e-9 nsub = 9e+14 gamma = 0.45 phi = 0.9 ld = 0.08e-6 uo = 350 lambda = 0.1 cj = 0.56e-3 cjsw = 0.35e-11 mj = 0.45 mjsw = 0.2 cgdo = 0.4e-9 pb = 0.9 js = 1.0e-8