COMS门电路的设计及其优化--以异或门为例
CMOS电路因其在在功耗、抗干扰能力方面具有不可替代的优势,以及在设计及制造方面具有简单易集成的优点而得到广泛应用。如今,在大规模、超大规模集成电路特别是数字电路中早已普遍采用CMOS工艺来来进行设计与制造。 一、 CMOS 门电路设计规则 静态的 CMOS 电路的设计有着一定的规则,而正是这些规则使得其电路的设计变得非常简单。如图所示, COMS 电路中最主要的部分是上拉网络 PUN(Pull Up Net) 和下拉网络 PDN(Pull Down Net) ,这两个网络内部结构是对称互补的,或者说是对偶的。所谓的对称互补,即是指下拉网络中全是 NMOS ,而上拉网络中全是 PMOS ,两者数量相同;并且,下拉网络中组成“与”逻辑的 MOS 管,在上拉网络中对应的为“或”逻辑,在下拉网络中组成“或”逻辑的 MOS 管,在上拉网络中对应的为“与”逻辑。由于互补,上拉网络与下拉网络不会同时导通。 由于结构是互补对称的,CMOS电路的功能可以由下拉网络或者上拉网络单独来确定。对于下拉网络,先根据各个NMOS的串并联关系列出表达式,最后整体取反一下(取反是因为下拉网络为真时输出是低电平0);对于上拉网络,先将各个输入取反,再根据各个PMOS的串并联关系写出表达式。其中,串联为与,并联为或。 设计的过程则刚好反过来,先根据功能确定逻辑表达式