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数字CMOS集成电路设计基础

1.2.2数字设计的功能性和稳定性

1.2.2数字设计的功能性和稳定性–功能性

静态特性

一个逻辑变量x只能取两个离散值：

x∈{0,1}

反相器：

1.2.2数字设计的功能性和稳定性-稳定性

噪声源

1）既然逻辑0和1是用电平值来表示，那么必然存在逻辑电平值的稳定性问题；

2）在讨论稳定性之前，我们先看看数字电路主要干扰噪声来源，它们包括：1）电感耦合而来，2）电容耦

合而来；3）来自于电源线和地线上的噪声；

3）对于这几个噪声的分析，我们会在后续的章节中详细讨论；

电感耦合电容耦合电源线和地线噪声

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电压传输特性

不确定区

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噪声容限

噪声最大固定阈值：

不确定区

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再生性

例1.4

再生性保证一个受干扰的信号

在通过若干逻辑级后逐渐收敛回到

额定电平中的一个。

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再生性

具有再生性的门不具有再生性的门

再生性保证一个受干扰的信号在通过若干逻辑级后逐渐收敛回到额定电平

中的一个（如图中箭头所示）。

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方向性

一个门的方向性要求它是单向的——也就是一个输出电平的变化不应

当出现在同一电路的任何一个并未改变的输入上。否则输出信号的翻转就

会作为噪声信号反射到这个门的输入上，从而影响信号的完整性。

实际实现的门不可能具有完全的单向性。输出电平的变化不可避免地

会部分反馈到输入端，输入和输出间的电容耦合就是这一反馈的典型例子。

重要的是要将这些变化减到最小，使它们不会影响输入信号的逻辑电平。

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扇入与扇出

许多通用单元和库单元都定义了一个最

大扇出门数来保证该单元的静态和动态性能

都能满足规定的技术要求。

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理想数字门

过渡区增益无限大；

阈值位于逻辑摆幅中点；

高低电平噪声容限均为逻辑摆幅的一半；

输入阻抗无穷大；

输出阻抗为零。

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实际数字门举例

VOLVILVIHVOH

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传播延时

传播延时tp:

tpHL:输出由高到低响应时间