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题目
画出一种 CMOS的D锁存器的电路图和版图。(未知)
参考答案与知识点
参考答案
CMOS D锁存器通常采用传输门结构,由两个传输门和两个反相器构成。电路图:输入D连接至第一传输门输入端,第一传输门输出接第一反相器输入,第一反相器输出为Q,同时反馈至第二反相器输入,第二反相器输出接第二传输门输入,第二传输门输出接第一传输门输出节点。第一传输门控制端:CK和CKB(CK反相),第二传输门控制端相反(CKB和CK)。当CK=1时,第一传输门导通,D写入,Q跟随D;CK=0时,第一传输门关闭,第二传输门导通,形成反馈保持Q值。版图:采用双阱或单阱CMOS工艺,N阱中放置PMOS,P阱中放置NMOS。每个传输门由一对PMOS和NMOS并联,源漏共享。反相器由PMOS和NMOS串联。版图布局:按功能分区,左半部分为输入传输门和第一反相器,右半部分为第二传输门和第二反相器。注意电源/地线(VDD和VSS)的布线,施加衬底接触(N阱接VDD,P阱接VSS)。多晶硅栅、有源区、金属互连和接触孔按设计规则绘制。关键尺寸:等比例缩放,保证晶体管匹配。易错点:混淆锁存器与边沿触发器,后者需主从结构;传输门控制信号必须互补,否则导致逻辑错误;版图中忽略阱连接导致闩锁效应;未合理布置过孔导致寄生电容增大。
涉及知识点
- CMOS传输门结构与控制
- D锁存器工作原理
- 反相器静态特性
- 版图设计规则与阱连接
- 闩锁效应防护