触发器功耗延时分析.docx

触发器功耗延时分析.docx触发器功耗延时分析
研究
标：分别研究静态和动态D触发器的功耗和延时问题，并选择两款D
触发器进行仿真,在不同频率下观察功耗和延时特性。
(1 )预备知识：
功耗
CMOS电路的功耗分为三个部分： 耗 Pdyno
Ptotal = Pstatic +Pshort+ Pdyn
Pstatic 来源:
1、 关闭晶体管的亚域导通
2、 栅氧的隧穿电流
3、 反偏二极管的漏流
Pshort来源于PMOS和NMOS同时部分导通。
Pdyn来源开关过程中对负载电容的充放电。
用Pspice对功耗进行仿真的方法：
Pav=l/T*Jidd(t)*Vdd*dt
二延时
对触发器的延时分析主要是探讨以下三个参数：
1、 Dc-q :时钟端C到输出端Q的传输延时，即tQ-tco
2、 U :设置时间。为保证Q能正常输出，数据输入D端前与C端的最小时 间。
3、 H :保持时间。为保证Q能正常输出，C端触发后，D端还需要保持的 最小时间。

PDP = Ptotal x DD-Q
其中，Dd-q是D-Q的最小延时。
(2 )动态C2MOS触发器仿真分析
一、动态C2M0S触发器电路结构及仿真图
<CLK>
M10
-=0 25u
OV
Vin
V4
U6
U1 U2
U3 U4
—
V5
C1
D < Q
D
D
CLK
C2 —
200f
+
5V
200f
V6
注：V4 , V5分别为数据端和时钟端的激励脉冲源，U1-U4为自建反相器。
U6为自建动态C2MOS触发器。Cl. C2分别等效为前一级的扇出和当前级的
扇出。所有器件工作在5V电压下。
二、DC扫描
输入条件:Vin由0到5V线性递增，
各节点响应：
D端：。
内部X节点：电压两次下降，最终将到：LV左右。由X节点出储能电容放电引起。
Q端：由于CLK = 1、 = O , C2MOS后端为反相器使能状态,输 出与X节点反向。
三、功耗分析
测试条件：
D端输入频率:100MHz CLK端输入频率:200MHz
响应:
(U6: VDD )的响应
=
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