CMOS版图分析(大量插图)
CMOS版图分析
zzwu转载说明:以下《CMOS 版图分析》一文重点是分析管子的串并联关系。大部分图中均未画出引出到电源、地或输入输出端的所有线条(金属或多晶),详细版图可见后面的一个补充说明。
1.单级CMOS版图分析
单级CMOS版图的重点是分析串并联关系。
MOS管并联:源区连在一起,漏区连在一起。
如例1,N阱中的PMOS从左面第一个开始,到第四个栅后,有源区没有和前面的有源区相连,所以有三个MOS管并联,且后面的必然和这三个属串联关系。
MOS管串联:源漏区首尾相连,整体看只有一个源和一个漏与外部连接。
例如下图N阱中PMOS,两组并联的PMOS,先将各组看为一个栅,则两个栅之间的有源区为首位相连,两组为串联关系。
复杂的版图,先将已分析出的串联管、并联管分别等效为一个MOS管,再分析。
例1.分析过程:红->蓝->绿
例2.分析PDN:先把串联栅等效为一个MOS管,可以看出剩下2个漏相连,2个源接地,共有2+2-1即3组MOS管并联,再将合并管恢复。
例3. CMOS版图选择性分析:CMOS版图的PUN和PDN实现的是相同的功能,如果判断出是标准CMOS版图(特点是相应的NMOS、PMOS管栅极相连),则可只分析PUN或PDN中的一个。直观上看,二者中简单者有源区相连比较有规律,如下图中的PUN就要简单于PDN。
但是分析PUN要注意,分析完的串并联关系,要先做对偶变换(加乘互换,0、1互换),再加上“非”。
2.多级CMOS版图分析
多级CMOS版图中,必有漏极(前级输出)和栅极(后级输入)相连,所以要先找到两级间相连的部分。然后从已知的栅极开始,逐级分析。每一级的PUN和PDN一般靠的较近,如下图,很容易区分。
在分析的过程中,仍然要注意从PUN和PDN中的简单者开始。
例4. F=~(~(A+B)+AB)
例5.F=~(~(AB)·(A+B))
例6.半加器
3.复杂版图分析(C2MOS和传输门)
原则:
1.以电源、地的连接点和隔离区为原则初步划分版图;(下图5块)
2.逐块分析,两个电源(地)之间无法用单纯串并联组合时进一步划分;(紫色)
3.熟悉常见的版图结构。
重点:基本版图结构,串并联关系。
版图结构:
1.CMOS电路中多晶硅栅一般为纵向的一小段,若是出现穿插在版图中的复杂多晶硅栅,必然是连线用的主要信号线,如时钟线。
2.CMOS特点是PUN和PDN中栅极输入信号相同,而C2MOS中PUN和PDN有且只有一对信号不相同,CMOS传输门的特点是NMOS和PMOS的源区相连、漏区相连,栅极输入信号相反。
3.版图变为逻辑图的重点是找到用作输入的栅极和输出地漏极,确定是否是标准CMOS,确定串并联关系。
例7:
例8:
附录:以反相器为例的CMOS版图的详细补充说明
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