集成电路设计（第4版）试卷及答案 卷10

PAGE共5页第2页学号姓名学号姓名密封线一、名词解释：SOCLVS(10分)SOC:SoC是英文System-on-Chip的缩写，可以译为系统单芯片，此概念是20世纪90年代提出来的，它的目标是为了克服多芯片集成系统所产生的一些系统性能提升问题，通过嵌入式系统为核心，提高芯片集成的系统功能以获得更高的系统性能。SoC与过去的电子系统刚好形成了鲜明的对比，以前一个完整的电子系统往往由许多不同的芯片构成，每个芯片分别负责不同的功能。而现在加入系统集成技术后，同样的电子系统只需要一块芯片，便可以实现从前需多块芯片同时工作才能实现的功能。LVS:版图检查的最有力的工具是版图与电路图对照LVS(Layout-vs.-Schematic)。LVS程序的一个输入文件是由电路图产生的元件表、网表和端点列表，另一个输入文件是从版图提取出来的元件表、网表和端点列表。通过LVS，所有元件的参数，所有网络的节点，元件到节点以及节点到元件的关系一一扫描并进行比较。输出的结果是将所有不匹配的元件，节点和端点都列在一个文件之中，并且在电路图和/或提取的版图中显示出来。二、写出MOSFET的基本电流方程。(10分)IDS＝·饱和区IDS＝·线性区三、镜像电流源是否是一种放大器？如果是放大器它又将放大什么参数？镜像电流源在模拟集成电路中起什么作用？常用它来实现什么功能？并指出常用镜像电流源的种类，并画出其BJT镜像源的电路图。（15分）镜像源是电流传输器,可以作为放大器。比例镜像源可作电流放大器。（3）镜像源在集成电路内常用作电流偏置和有源负载，有源负载可使放大器实现高增益，还可在集成运放中实现差分输入级的双转单输出功能。（4）基本镜像源，改进型镜像源，比例镜像源，微电流源四、已知CMOS门电路的电源电压VDD=10V，静态电源电流IDD=2uA,输入信号为100kHz的方波（上升和下降时间可忽略不计），负载电容CL=200pF,试计算它的静态功耗、动态功耗、总功耗和电源平均电流。（10分）静态功耗PS=IDD*VDD=0.02mW动态功耗PD=CLfVDD2=2mW总功耗PTOT=PS+PD=2.02mW电源平均电流=PTOT/VDD=0.202mW五、1.画出CMOS反相器的电路结构（包括衬底和N-Well端）和版图；2.编写SPICE输入文件,执行直流转移曲线和瞬态脉冲响应分析。3.要使CMOS反相器有相同的上升、下降时间，NMOS和PMOS的尺寸要满足什么要求（假设它们的阈值电压绝对值相等）？4.这时电压转移特性曲线有什么特点？(20分)答：CMOSINVENTERvddvdd05vxcmospvovivddvddpm1L=1umW=5umxcmosnvovigndgndnm1L=1umW=2umvinvi02.5pulse(051ns2ns2ns4ns12ns).dcvi050.1.tran1ns100ns.end3.P管尺寸是N管的2.5倍4.此时Vin=VDD/2时，Vout=VDD/2六、计算下列版图形状的电阻的阻值。假定L1=12um,L2=6um,W1=3um,W2=2um,方块电阻值R=50Ω,单个接触孔电阻Rcon=6Ω。（10分）长条电阻分别为R1＝RL1/W1＝200R2＝RL2/W2＝150转角电阻R3=R(0.46+0.1W1/W2)=R(0.46+0.1a)＝30.5a为：宽边比窄边接触孔电阻R4＝6/2＋6/3＝5总电阻R=385.5七、说明为什么NMOS传输门传输“1”逻辑不理想，而PMOS传输门传输“0”逻辑不理想。NMOS传输门电路上图为NMOS传输门电路，=1，即控制电压为V0，这时，NMOS管导通与否取决于Vgs=VVo之值（这里Vo是保留在CL上的前一状态之值）。若VoVVTn，即VVoVTn，VgsVTn（VTn是NMOS管的门限电压），则MOS管就导通，CL将充电或放电，但是CL上的电压决不可能超过VVTn，否则NMOS管将截止，停止充电，Vo不可能再上升。因此，当NMOS传输门用作开关以传输逻辑信号时，传输“1”逻辑不理想，因为电平是蜕化的：尽管输入Vi=Vdd，输出却为Vo=VddVTn。PMOS传输门当=0时，即V=0，是电路中最低电位。这时，Vgs=VVo=0Vo=Vo-若VoVTp，则VgsVTp，PMOS管导通。CL将充电或放电，若Vi<Vo，则CL放电，Vo下降，一直降到Vo=VTp为止，否则，PMOS管将要截止，停止放电。因此，当PMOS传输门用作开关以传输逻辑信号时，传输“0”逻辑很不理想。Vo的最低值为VTp。放电放不完，总要留一点，剩下VTp，再小，管子就不导通了。八、版图检查主要分为哪几个步骤，简述各步骤的作用。(15分)版图检查的任务大体分为以下几个过程：设计规则检查（DRC），电路提取，版图和电路图对照（LVS）。1.设计规则检查DRC设计规则检查DRC(DesignRuleCheck)的任务是检查发现设计中的错误。运行DRC，程序就按照Diva规则检查文件运行，发现错误时，会在错误的地方做出标记(mark)，并且做出解释(explain)。设计者就可以根据提示来进行修改。2．电路提取运行电路提取（CircuitExtraction）的软件可以生成版图的电路拓扑。这种拓扑关系的描述包括：元件和元件相连的节点清单，或者是节点和节点间连接的元件的清单。3.版图与电路图对照LVS版图检查的最有力的工具是版图与电路图对照LVS(Layout-vs.-Schematic)。LVS程序的一个输入文件是由电路图产生的元件