集成电路设计基础：TTL与CMOS基本门电路与版图解析

本文介绍了数字集成电路的基本单元和版图设计，主要涵盖了TTL和CMOS两种技术。内容包括TTL门电路、CMOS反相器、数字电路标准单元库设计、焊盘输入输出单元以及CMOS存储器的基础知识。 9.1 TTL基本电路 TTL电路是一种传统的数字逻辑电路技术，主要包括反相器、与非门和或非门等基本单元。TTL反相器由一个多发射极晶体管构成，能够实现输入信号的反相。3输入端与非门电路利用多发射极晶体管提高开关速度和驱动能力。TTL或非门则是通过多个晶体管的组合来实现逻辑或非功能。 9.2 CMOS基本门电路及版图实现 CMOS技术以其低功耗和高集成度而广泛使用。9.2.1节重点讲解了CMOS反相器的工作原理。CMOS反相器由一个NMOS管和一个PMOS管组成，它们的衬底分别连接到地和电源电压Vdd。当输入信号Vi在阈值电压Vtn以下时，NMOS截止，PMOS导通；反之，如果Vi超过Vdd-|Vtp|，PMOS截止，NMOS导通。CMOS反相器的转移特性分为五个区域：A至E区，分别对应不同的工作状态。 9.3 数字电路标准单元库设计 数字电路标准单元库是IC设计中的核心部分，它包含了一系列预先设计和优化的逻辑门电路，如与门、或门、非门等，用于构建更复杂的数字系统。这些单元的设计考虑了速度、功耗和面积等因素，以便于逻辑综合和布局布线。 9.4 焊盘输入输出单元 焊盘输入输出单元是IC与外部电路交互的关键，它们负责信号的接收、驱动和保护。焊盘设计需考虑信号完整性、电磁兼容性以及封装形式等因素。 9.5 CMOS存储器 CMOS存储器，如静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM），是现代计算机系统中的重要组成部分。CMOS技术因其低静态功耗特别适合存储应用。 本资源详细介绍了数字集成电路的基本构建块及其版图设计，涵盖了TTL和CMOS两种技术的门电路，强调了CMOS反相器的工作原理和特性，以及输入输出单元和存储器的基本概念，是理解微电子学和集成电路设计的重要参考资料。