【每日一题】一起学Verilog 001-004

001

画出CMOS反相器的电路原理图

这个学过数集应该都会画，NMOS接地，PMOS接高电平。

002

反向器的速度与哪些因素有关？什么是转换时间（transition time）和传播延迟（propagation delay）？
反相器的速度与哪些因素有关。

（1）电容（负载电容、自载电容、连线电容）较小，漏端扩散区的面积应尽可能小。输入电容要考虑： （1）Cgs 随栅压而变化（2）密勒效应（3）自举效应

（2）加大晶体管的尺寸（驱动能力），使晶体管的等效导通电阻（输出电阻）较小。但这同时加大自载电容和负载电容（下一级晶体管的输入电容）。

（3）提高电源电压，提高电源电压可以降低延时，即用功耗换取性能但超过一定程度后改善有限。电压过高会引起可靠性问题（氧化层击穿、热电子等）。

Transition Time（转换时间）：
上升时间：从10%Vdd上升到90%Vdd的时间。
下降时间：从90%Vdd下降到10%dd的时间。
上升时间和下降时间统称为Transition Time，也有定义为20%到80%。

2

Propagation Delay（传播延时）：在输入信号变化到50%Vdd到输出信号变化到50%Vdd之间的时间。

3

003

解释一下Vih，Vil，Vol，Voh，Vt。

Vih：输入电压由高到低变化时，输出电压开始上升且传输特性曲线斜率为-1的点，即图中B点对应的输入电压。（仍能维持输出为逻辑“1”的最大输出电压）

Vil：输入电压由低到高变化时，输出电压开始下降且传输特性曲线斜率为-1的点，即图中A点对应的输入电压。（仍能维持输出为逻辑“0”的最小输出电压）

Voh：定义为最小合格高电平。（维持输出为逻辑“1”的最大输出电压）

Vol：定义为最大合格低电平。（维持输出为逻辑“0”的最大输出电压）

CMOS集成电路内部规定Vol = 0v，Voh = Vdd。

Vt：MOS管的阈值电压

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004

什么是原码，反码，补码，符号-数值码。以4bit为例，给出各自表示的数值范围。

原码：符号位+真值
范围：0111（-7）到1111（+7）
原码中0000和1000都表示0

反码：正数的反码是其本身，负数的反码是其符号位外逐位取反。
例：[+3]原 = [0011]原 = [0011]反
[-3]原 = [1011]原 = [1100]反
表示范围：-7到+7

补码：正数补码是其本身，负数补码是符号位外逐位取反再加一
例：[+3]原 = [0011]原 = [0011]反 = [0011]补
[-3]原 = [1011]原 = [1100]反 = [1101]补
表示范围：-8到+7
补码中0的表示只有一种形式，即0000，1000表示-8

以上是有符号数，对于无符号数来说都是来表示整数，其原码、反码、补码都是其本身。