[信息与通信]cmos反相器

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1、CMOS反相器设计制造CMOS反相器由PMOS和NMOS所组成的互补型电路叫做CMOSVinVoutCMOS反相器工作原理当输入电压Vin为高电平时，PMOS截止，NMOS导通，Vout=0VOL=0当输入电压Vin为低电平时，PMOS导通，NMOS截止，Vout=VDDVOH=VDDVinVout在输入为0或1（VDD)时，两个MOS管中总是一个截止一个导通，因此没有从VDD到VSS的直流通路，也没有电流流入栅极，因此其静态电流和功耗几乎为0。这是CMOS电路低功耗的主要原因。CMOS电路的最大特点之一是低功耗。CMOS电路的优点（1）微功耗。CMOS电路静态电流很小，约为纳安数量

2、级。（2）抗干扰能力很强。输入噪声容限可达到VDD/2。（3）电源电压范围宽。多数CMOS电路可在3～18V的电源电压范围内正常工作。（4）输入阻抗高。（5）负载能力强。CMOS电路可以带50个同类门以上。（6）逻辑摆幅大。（低电平0V，高电平VDD）MOS反相器的设计对CMOS反相器:1.根据VM确定尺寸2.根据上升下降时间相等原则设计（WP/WN≈2:1)三态CMOS反相器VinVoutSS符号VinVoutSS电路图低电平，高阻用于多个电路模块共享一条数据总线的情形CMOS反相器中的功耗CLVddn管截止,p管导通,输出为“1”np管同时导通,输出从“1”“0”p管截止,n管

3、导通,输出为“0”CMOS反相器工作在两种状态00111001pn静止状态电荷转移状态（动态）CLVddVDD0tV输出保持1不变，没有电荷转移输出从“1”转变为“0”,有电荷转移01输出保持0不变，没有电荷转移动态功耗静态功耗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：CMOS反相器的功耗静态功耗PS输入输出输出在输入为0或1（VDD)时，两个MOS管中总是一个截止一个导通，因此没有从VDD到VSS的直流通路，也没有电流流入栅极，因此其静态电流和功耗几乎为0。VinVout输入CMOS反相器的功耗考虑扩散区与衬底之间的反向漏电流后，存

4、在较小反向漏电流随着特征尺寸的减小，漏电流功耗变得不可忽视，减小漏电流功耗是目前的研究热点之一。CMOS反相器版图PolysiliconInOutVDDGNDPMOS2lMetal1NMOSContactsNWell一位全加器电路功能设计半加器：实现两个一位二进制数加法运算的电路称为半加器。若将A、B分别作为一位二进制数，S表示A、B相加的“和”，C是相加产生的“进位”，半加器的真值表如表所示ABSC0001101100101001ABSC=1&ABCSabcoso半加器逻辑图及其逻辑符号：C=AB表达式全加器：对两个一位二进制数及来自低位的“进位”进行相加，产生本位“和”及向高位”

5、进位“的逻辑电路称为全加器。由此可知，全加器有三个输入端，两个输出端。CINABSUMCOUT半加器1半加器2≥1---用RTL描述的一位半加器LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYHADDERISPORT(A,B:INSTD_LOGIC;SO,CO:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYHADDER;ARCHITECTUREFH1OFHADDERISBEGINSO<=AXORB;CO<=AANDB;ENDARCHITECTUREFH1;---或门的逻辑描述LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_

6、LOGIC_1164.ALL;ENTITYMYOR2IS;PORT(A,B:INSTD_LOGIC;C:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYMYOR2;ARCHITECTUREFU1OFMYOR2ISBEIGNC<=AORB;ENDARCHITECTUREFU1---一位全加器的顶层文件（结构描述）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYFADDERISPORT(A,B,CIN:INSTD_LOGIC;SUM,COUT：OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYFADDER;ARCHITECTUREFD1OFFADDER

7、ISCOMPONENTHADDERPORT(A,B:INSTD_LOGIC;S0,C0:OUTSTD_LOGIC);ENDCOMPONENTCOMPONENTMYOR2PORT(A,B:INSTD_LOGIC;C:OUTSTD_LOGIC);ENDCOMPONENT;SICNALDEF:STD_LOGIC;BEGINU1:HADDERPORTMAP(A,B,C0=>D,S0=>E);U2:HADDERPORTMAP(A=>CIN,B=>E,C0=>F,S0