第四讲 逻辑设计技术(1)VIP专享VIP免费

第四讲逻辑设计技术（1）1、前言什么是逻辑设计技术通常也称之为原理图设计，是设计过程中的重要一环。但逻辑设计绝对不是“画原理图”。逻辑设计需要解决主要的硬件体系结构选择。能否独立进行逻辑设计是工程师是否称职的重要标志。当然，独立进行逻辑设计并非意味着不与同事、供应商交流，不参考源厂的DEMO，不参考其他相近的设计，事实上我们从事的“新设计”，往往都是有参考的。逻辑设计的步骤需求－>设计－>验证晶体管的驱动能力是用其导电因子β来表示的，β值越大，其驱动能力越强。多个管子的串、并情况下，其等效导电因子应如何推导？1、两管串联：VdVsIdsβeffVgT1β1T2β2VsVdVgVm二MOS管的串、并联特性设：Vt相同，工作在线性区。将上式代入（1）得：由等效管得：)1(2211VVVVMVTVIDTGGDS)2(2222VVVVVVIMTGSTGDSVVVVVVVVVIIDTGSTGMTGDSDS22221121221)3(]22[21121VVVVVVIDTGSTGDS)4(]22[VVVVVVeffIDTGSTGDS比较（3）（4）得：同理可推出N个管子串联使用时，其等效增益因子为：2112effNiieff1112、两管并联：同理可证，N个Vt相等的管子并联使用时：]22)[(2121VVVVVVIIIDTGSTGDSDSDS21]22[effVVVVVVeffIDTGSTGDSNiieff1VdVsIdsβeffVgT1β1T2β2VsVdVgVg三、反向器逻辑表达式：真值A：01Y：10AYSpice语言描述cmos.OPTIONSLISTNODEPOST.TRAN200P40N.PRINTTRANV(IN)V(OUT)M1OUTINVCCVCCPCHL=0.5UW=100UM2OUTIN00NCHL=0.5UW=100UVCCVCC05VININ00PULSE.24.80N1N1N5N12NCLOADOUT0.75P.MODELPCHPMOSLEVEL=1.MODELNCHNMOSLEVEL=1.END模拟结果驱动能力标准反相器的导电因子为βn=βp，要求有nppnWW四与门表达式baXRT1β1T2β2VsVdaXbSpice程序and.OPTIONSLISTNODEPOST.TRAN200P110N.PRINTTRANM1VCCINa11NCHL=0.5UW=100UM21INboutoutNCHL=0.5UW=100URout01kVCCVCC05VINaINa00PULSE.24.80N1N1N10N22NVINbINb00PULSE.24.80N1N1N21N44N.MODELNCHNMOSLEVEL=1.END结果分析电流：输出电压：2)(2tGSnDSVVI2)(*2tGSnOVVRV五或门X=a+bT1β1T2β2VsVdabRXSpice程序or.OPTIONSLISTNODEPOST.TRAN200P110N.PRINTTRANV(a)v(b)V(OUT)M1VCCINbOUTOUTNCHL=0.5UW=100UM2VCCINaOUTOUTNCHL=0.5UW=100UROUT01kVCCVCC05VINaINa00PULSE.24.80N1N1N10N22NVINbINb00PULSE.24.80N1N1N21N44N.MODELNCHNMOSLEVEL=1.END结果分析电流输出电压2)(211tGSnDSVVI2)(222tGSnDSVVI2)(210tGSnVVRV2)(220tGSnVVRV2)()(2210tGSnnVVRV六与非门表达式VddVssXbabaXSpice程序nand.OPTIONSLISTNODEPOST.TRAN200P110N.PRINTTRANV(INa)v(INb)V(OUT)M1OUTINbVCCVCCPCHL=0.5UW=10UM2OUTINaVCCVCCPCHL=0.5UW=10UM3OUTINbp12p12NCHL=0.5UW=10UM4p12INa00NCHL=0.5UW=10UVCCVCC05VINaINa00PULSE.24.80N1N1N10N22NVINbINb00PULSE.24.80N1N1N21N44N.MODELPCHPMOSLEVEL=1.MODELNCHNMOSLEVEL=1.END模拟结果在一个组合逻辑电路中，为了使各种组合门电路之间能够很好地匹配，各个逻辑门的驱动能力都要与标准反相器相当。即在最坏工作条件下，各个逻辑门的驱动能力要与标准反相器的特性相同。设：标准反相器的导电因子为βn=βp，逻辑门：βn1=βn2=β’nβp1=βp2=β’pV0VddVssViTpTn分析（1）a，b=1，1时，下拉管的等效导电因子：βeffn=β’n/2（2）a，b=0，0时，上拉管的等效导电因子：βeffp=2β’p（3）a，b=1，0或0，1时，上拉管的等效导电因子：βeffp=β’p综合以上情况，在最坏的工作情况下，即：（1）、（3），应使：βeffp=β’p=βp；βeffn=β’n/2=βn即要求p管的沟道宽度比n管大1.25倍以上。VddVssXba25.15.25.02''2/')(')('2/')(pnnWpWnLWoxCnpLWoxCppnnpLWoxC七或非门逻辑表达...