大数电-数电习题课hw3参考答案

数电第三次作业讲解By洪杰4月19日1.某0.25um工艺的NMOS和PMOS器件的阈值电压分别为0.45V和-0.4V,电源电压为2.5V,本征导电因子

请设计一个噪声容限最大的反相器，且两个器件宽度之和不超过2um。由反相器逻辑阈值定义的最大噪声容限经换算0.25um工艺下取

又

则2.如果上题中为了节约面积，NMOS和PMOS的器件宽度均取为0.25um，则该反相器的噪声容限为多少，该反相器驱动0.5fF电容的上升和下降时间分别为多少？（设阶跃输入）上升下降时间计算3.用相同的反相器构成一个5级环振，设环振中每个节点的电容为C0（包括漏区电容和栅电容），振荡周期为T。如果在其中一个节点增加一个3C0的电容，则环振的振荡周期变为多少？环振的周期是每级反相器的由高到低和由低到高的传输延迟时间之和

其中一个节点的负载电容变成原来的4倍，延迟应该等比例增加为4倍4.利用题1中的工艺参数构建一个level1的hspice模型参数mymos（mynmos和mypmos），其他参数（栅氧厚度tox＝10nm，零偏单位面积结电容Cj＝2fF/um2，零偏单位周长结电容Cjsw＝0.25fF/um，其他未定义参数hspice会取其默认值）。对题1中的反相器扫描出VTC曲线，测量出逻辑阈值电平Vit；将反相器的输入输出短接，进行瞬态分析，测量其电压；对于题2中的反相器测量其阶跃输入情况下的上升/下降时间和延迟时间。Hspice代码VCC

VDD

0

DC

2.5VVIN

in

0

DC

0VM1

out

in

0

0

mynmos

L=0.25U

W=0.55UM2

out

in

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=1.45U.DC

VIN

0

2.5

0.01.PROBE.MODELmynmosNMOSlevel=1VTO=0.45KP=6E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=0.250e-09.MODELmypmosPMOSlevel=1VTO=-0.4KP=2E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=0.250e-09.END反相器VTC曲线VCC

VDD

0

DC

2.5VM1

out

out

0

0

mynmos

L=0.25U

W=0.55UM2

out

out

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=1.45U.tran

0.01n

2n.MODELmynmosNMOSlevel=1VTO=0.45KP=6E-5TOX=1.0E-8

+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.MODELmypmosPMOSlevel=1VTO=-0.4KP=2E-5TOX=1.0E-8

+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.END输入输出短接时稳定电压VCC

VDD

0

DC

2.5Vvin

in

0

pulse

0v

2.5v

0.1ns

0.01n

0.01n

1n

2nM1

out

in

0

0

mynmos

L=0.25U

W=0.25UM2

out

in

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=0.25Ucc

out

0

0.5f

.tran

0.01n

5n.MODELmynmosNMOSlevel=1VTO=0.45KP=6E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.MODELmypmosPMOSlevel=1VTO=-0.4KP=2E-5TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-10.END由低到高传输延迟tpLH=2.2E-11

由高到低传输延迟tpHL=9.1E-12

下降时间tf=

1.3E-11

上升时间tr=

3.8E-115.利用题1中的反相器构建一个9级环振，利用mymos模型参数进行仿真，测量振荡周期，并求出反相器的延迟时间；利用书上30页的0.25um设计规则，计算NMOS和PMOS器件的源漏区周长和面积参数，重新进行仿真并测量振荡周期。（hspice仿真过程如果无法起振利用.ic命令设个初始电压值）VCC

VDD

0

DC

2.5V.param

wn=0.55u.param

wp=1.45uM1

out1

out

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wnM2

out1

out

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wpM3

out2

out1

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wnM4

out2

out1

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wp...M15

out8

out7

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wpM16

out8

out7

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wnM17

out

out8

VDD

VDD

mypmos

L=0.25U

W=wpM18

out

out8

0

0

mynmos

L=0.25U

W=wn.IC

out

2.5v.tran

0.001n

0.8n.MODEL

mynmos

NMOS

level=1

VTO=0.45

KP=6E-5

TOX=1.0E-8+CJ=2E-03

CJSW=2.5E-