VLSI总复习12.

VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院总复习2015年VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院章节要求:第一、三章：理解并能够阐述相关基本概念第二、四、五章：全部内容。能够阐述概念，理解工艺，分析问题，设计电路，计算宽长比，阅读版图并分析逻辑。第六章第1~2节：能够根据要求采用不同的技术设计电路。第八章第1~4节：能够分析电路构成、特点，推导电路增益并根据参数计算增益大小。总体要求：认真读书，能够独立完成作业。VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第2章）解：因为MOS器件的导电沟道区是一薄层电阻体，TNGSVV值的大小决定了薄层电阻体中反型载流子的多少，TNGSVV越大，反型载流子浓度越大，按照半导体物理，平均电阻率越小。同理，也说明了迁移率对电阻率的影响。LW增加则表示导电沟道区的薄层电阻体横截面变大，长度减小，按照基本电阻理论，ALR，LW越大，电阻越小。oxt大小表征了单位面积栅电容的大小，oxt越大，电容越小，按照基本电容理论VCQ，电容越小，同样的栅电压下，感应产生的电荷越少，电阻越大。11/()npnqpqoxtTNGSVVnLW1.（5）定性解释直流导通电阻随、、的增加而减小，的增加而增加的原理。随VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第2章）2、（7）根据逻辑GFEDCBAf设计CMOS组合逻辑门电路。如果等效倒相器的NMOS管宽长比为1，PMOS管宽长比为2，试计算组合逻辑门的各MOS管宽长比。解：电路如右图，共有4种答案：70、74、83、87NMOS数字+PMOS数字=51+19=70NMOS（数字）+PMOS数字=23+51=74NMOS数字+PMOS（数字）=19+64=83NMOS（数字）+PMOS（数字）=64+23=87A=8F=8G=8D=8B=3E=8C=8PMOS=47VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第2章）3、（8）如果在上题中所设计的组合逻辑门的所有PMOS管宽长比为4，NMOS管宽长比均为2，假设2pn，计算如下frtt时间比值：min,min,frtt，max,min,frtt，min,max,frtt和max,max,frtt，指出哪个是最坏工作情况。解：首先计算上拉网络的最大电阻和最小电阻。最大电阻发生在仅有F、G、D、A导通的情况，串联导致的有效宽长比为4/4=1，因为2pn，可以和NMOS管相比拟的总宽长比为1/2。最小电阻发生在所有PMOS管全导通情况，具体计算：FG通道有效宽长比为2，EGF通道有效宽长比为6，DC通道有效宽长比为8，EGFDC通道有效宽长比为24/7，BEGFDC通道有效宽长比为52/7（7又3/7），总上拉网络有效宽长比为52/20。因为2pn，所以，可以和NMOS管相比拟的总宽长比为52/40VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第2章）计算下拉网络的最大电阻和最小电阻。最大电阻在三种情况下发生，BEG，BCD，BEF，有效宽长比均为2/3。最小电阻发生在NMOS全导通情况。GF通道有效宽长比为4，GFE通道有效宽长比为4/3，CD通道有效宽长比为1，CDGFE通道有效宽长比为7/3，BCDGFE通道有效宽长比为14/13，总下拉网络有效宽长比为40/13。时间比值等于RC时间常数的比值，因为负载电容是唯一的，因此，时间比值就等于宽长比的倒比：5240134040135240//CRCRttNPmin,fmin,r；342312//ttmax,fmax,r；524032235240//ttmax,fmin,r；1380401312///ttmin,fmax,r最坏工作情况是342312//ttmax,fmax,rVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第2章）4、（9）假设NMOS管的VTN=1V，对于一个NMOS传输门，如果VG=5.5V，Vi=5V，在输出端传输得到的电压Vo将是多少？解：4.5伏。VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第4章）1、（2）分析并解释下图的ROM结构，将ROM中的数据填入表中：VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第4章）2、（3）将题1电路改成动态ROM结构并画出电路。注：每个支路（与非门）接一个NMOS管也可以，这样最下面将有8个晶体管接Φ1。VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第4章）3、（4）分析下图所示电路，提取电路的功能。答案：4To1MUX自上向下为C0、C3、C2、C1，整理后，ROM的编码C3~C0为：1101（K0K1=00），0001（K0K1=01），1100（K0K1=10），0101（K0K1=11）。分别对应BA，AB，B，A。VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第4章）4、（7）下图为一个开关逻辑的电路，请根据电路写出对应的逻辑函数。BSBSAASSSSAY110220答案：VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第4章）5、（8）读版图并写出电路的逻辑表达式。假设图中PMOS管的宽长比为10，NMOS管宽长比为4，计算最长的上升时间与最长的下降时间的比值。（空穴迁移率与电子迁移率比为1：2.5）答案：NMOS管最长路径宽长比为4/3，PMOS管最长路径宽长比为10/2，代入迁移率比值，PMOS可比拟NMOS宽长比为2，最长的上升时间与最长的下降时间的比值为1/2：3/4=2：3VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第5章）1、（2）试读下面4个版图，提取对应的电路，并对电路的功能进行分析。三态门VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第5章）2×2与或门VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第5章）2To1MUXVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第5章）三态门VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第5章）2、读版图，分析电路的功能。C=0，NMOS截止，PMOS开漏输出；C=1，PMOS截止，NMOS开漏输出。VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第6章）1、（5）以二到一MUX为基本结构，设计一个实现X函数的电路结构并请详细给出设计过程。000201102201012012012SSBSBSSSAASBSSBSSSAABSSSBSSSAAXVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第6章）2、（8）假设倒相器的延迟时间为△，与非门的延迟时间为2△，请画出A和B的波形，并加以说明。如果要求高电平不重叠，在此电路基础上进行改进。VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第6章）3、（9）对于图示寄存器电路，如果希望在Read和时钟信号作用下，在D信号线上读出寄存器的内容，下图的电路应该如何改进。VLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第8章）参考8.3.1段，分析当以PMOS管为工作管时，推导基本放大器在6种负载情况下的电压增益表达式。1212102011μ21//LWCVVVVIrrgAoxpAAAASDmVVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第8章）参考8.3.1段，分析当以PMOS管为工作管时，推导基本放大器在6种负载情况下的电压增益表达式。2121μμLWLWggAnpmmVVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第8章）参考8.3.1段，分析当以PMOS管为工作管时，推导基本放大器在6种负载情况下的电压增益表达式。1212102011μ21//LWCVVVVIrrgAoxpAAAASDmVVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第8章）参考8.3.1段，分析当以PMOS管为工作管时，推导基本放大器在6种负载情况下的电压增益表达式。21221λ11LWLWgggABmBmmVEVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院作业讲解（第8章）推导以PMOS管为工作管，NMOS基本电流镜为负载的差分放大器的电压增益表达式。2424202011μ21//LWCVVVVIrrgAoxpAAAASDmVVLSI设计基础东南大学电子科学与工程学院考试:考试覆盖所有授课内容,闭卷考试时间:答疑时间:6月14日(周六)下午6:00-8:00,2014-06-1614:00(星期一)教三-2022小时