当前课程知识点：数字集成电路分析与设计 > Exercise II > 2. Problem 9 > Video
下面
我们来介绍第九题
这一题是关于
如何处理电容之间的串扰
这里你可以看到一个电路
我们把这个结构称为强升压器
另一个结构称为弱保持器
这是其中一条线这是另一条
这里我们有两个反相器
而这个L的意思是低阈值电压的反相器
H是指高阈值电压的反相器
C是指比较
所以这个C的结构的作用是
当x等于y
Z等于0或1
否则当X不等于Y时
输出被保持在之前的值
这个电路被称为升压器
常被用来克服电容的串扰
请分析电路的功能
并且告诉了我们
为什么这个结构可以克服电容的串扰
所以结构中有L和H反相器以及比较器
这里我们要注意到这是电源电压
这是地
这是电源电压这是地
现在你可以仔细思考
暂停视频
好的让我们分析这道题
首先我会介绍一下
这道题涉及的背景知识和相关要点
所以实际上我们有很多方法
来应对电容的串扰
例如这个
为了避免所有可能的悬空节点
可以使用保持器来降低阻抗
例如使用这个保持器
来确保动态节点
不会轻易的被噪声干扰
同时你应该记得DG门
David门和Goliath门
这是一个大的反相器
这是一个小一点的反相器
这是第一种方法
第二种方法
是我们可以处理敏感的节点
让这个节点和全摆幅的信号很好的分离开
第三种方法是
使电压的上升下降时间尽可能长
在满足时间限制的情况下
但是要注意这会导致该路径的功耗上升
第四种方法
我们可以使用差分信号
在敏感小摆幅网络中
这会将串扰信号转化为
普通的噪声源
从而不影响建立电路
另一种方法
是不要让走线的距离太长
就像在相邻层中
应该让连线垂直正交
同时在同一层中让平行的走线之间
距离越远越好
同时我们可以用这个
使用屏蔽线来屏蔽
例如我们可以在VDD和地之间加入这个总线
用来做屏蔽线
在这两个信号之间实现屏蔽
这有效的使线间电容
变为到地电容
从而减小了电容干扰
例如这个
在敏感连线的一侧加入屏蔽线GND或VDD
第二个是
我们可以在敏感线的两侧都加上屏蔽线
同时如果我们确保A总线
和B总线不会同时打开
这样我们可以强制让一组线
干扰另一组线
当然这里相邻的两根线不会同时打开
同样我们也加入屏蔽层
加入多余的连线层
在不同层的信号之间的线间电容
将会被大幅降低
如图所示
这是线之间的屏蔽层
同时我们还可以用一个中继器（或者缓冲器）
来使连线对噪声不敏感
这里我们有一个很长的连线
我们可以加入一些缓冲器
来将长连线切成许多小段
这也可以使它对噪声更不敏感
我们还可以用交错中继器
例如这里的入侵路径和受迫路径
如果这条线从电压从高到底
而它的输入从低到高
因此他们之间会互相抵消
和耦合噪声相互抵消
这里也是一样
这里我们将晶体管的源极
和漏极连在一起
这里如果我们引起一个电压变化
这里也会产生另一个变化
因此共生的噪声被抵消了
第十一个办法我们可以将差分信号交叉连接
如图所示
如果我们同时有A和A逆
也有B和B逆
因此它们成对的噪声可以被抵消
所以实际上
我们另一对噪声互相之间抵消了
所以你可以看到
我们有很多相似的办法
来应对电容的串扰
这里我们用一种特别的电路叫做增压器
这里我来分析它的功能
下面让我来分析这个结构的功能
举例来说
不失一般性我们假设A等于0
也就是在静态下
你可以看到当A等于0时
L反相器的输出等于1
H反相器的输出等于1
当这个H反相器等于1时
它的输出等于0
如果这是0这个就是1
如果这个是0这个是0这个就是1
如果这个是0这是1这个就保持不变
因为这是1
所以这个NMOS晶体管就导通
因此输出等于0
也就意味着如果A等于0
B也就会保持在0
而当VA保持
这个偌保持器
就会保持VB等于VA
同样当VA等于1时也成立
如果VA变化
例如突然从0变到1
这时VB将会被强增压器迅速拉高
或者拉低到正确的值
也就是VA的值
所以这是怎么发生的呢
你可以看到
当这个VA从0变化到1时
首先这个反相器从1变化到0
而这个仍然保持之前的值
所以这等于0这个等于1
所以当这个等于0时
由于这里有一个比较器进行比较
所以当这是0
输入0和1
因此这个值保持0
如果这等于0
这个PMOS晶体管被导通
所以这个是0
这个PMOS晶体管将会被导通
所以这个输出
将会被一直拉高到电源电压
也就意味着VB将会非常迅速的翻转
在VA翻转后迅速的
也从0翻转到1
那么再一次
我再给你们演示一次
当在稳态下
弱保持器发挥作用
这就是一个缓冲器
驱动正确的电流值来克服串扰
当发生变化时
当VA从0翻转到1
首先这个”L”反相器工作
而’H’反相器仍然保持1
”C”保持0
而增加器使得驱动”B”翻转到”1”
于是VA变到1
”H”反相器变为0
而”C”变为1
所以此时增压器停止工作
让弱保持器保持稳定
当VA从1翻转到0时
首先”H”反相器工作
而”L”反相器仍然保持0”C”保持1
增压器驱动”B”到”0”
当VA达到0时
”L”反相器变为1而”C”等于0
此时增压器也停止工作
让弱保持器保持状态稳定
所以这就是该电路的分析
这是一个非常聪明的设计
你可以看到当处于稳态时
这个结构将被激活
它也被用来确保
B的值和A的值相同
当A发生从低到高
或从高到低的翻转时
强增压器可以确保
VB可以和A保持相同的
从低到高或从高到低的翻转
从而加速了这个过程
来应对电容的串扰
这就是第九条的解答
-1
--文档
-1.Introduction to Digital IC
--Video
-2.Architecture of Digital Processor
--Video
-3.Full Custom Design Methodology
--Video
-4.Semicustom Design Methodology
--Video
-5.Quality Metric of Digital IC
--Video
-6.Summary and Textbook Reference
--Video
-7.HW--作业
-7.PPT
--补充材料1
--补充材料2
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.The Diode
--Video
-3.The MOSFET Transistor
--Video
-4.Secondary Effects
--Video
-5.Summary and Textbook Reference
--Video
-6.HW--作业
-6.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.Static Behavior
--Video
-3.HW--作业
-3.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Dynamic Behavior I
--Video
-2.Dynamic Behavior II
--Video
-3.Power Dissipation
--Video
-4. Summary and Textbook Reference
--Video
-5.HW--作业
-5.PPT
--补充材料
-1.Introduction
--Video
-2.Static CMOS Design I
--Video
-3.Static CMOS Design II
--Video
-4.HW--作业
-4.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Static CMOS Design III
--Video
-2.Static CMOS Design IV
--Video
-3.Dynamic CMOS Design
--Video
-4.Summary
--Video
-5.HW--作业
-5.PPT
--补充材料
-1.Introduction I
--Video
-2.Introduction II
--Video
-3. Static Latches and Registers I
--Video
-4.Static Latches and Registers II
--Video
-5.Static Latches and Registers III
--Video
-6.HW--作业
-6.PPT
--补充材料
-1.Key Points Review
--Video
-2.Dynamic Latches and Registers I
--Video
-3.Dynamic Latches and Registers II
--Video
-4.Dynamic Latches and Registers III
--Video
-5.Pulse Register
--Video
-6.Pipelining
--Video
-7.Schmitt Trigger
--Video
-8.Summary and Textbook Reference
--Video
-9.HW--作业
-9.PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Adder: Full Adder (Definition)
--Video
-3. Adder: Circuit Design
--Video
-4. Adder: Logic Design I
--Video
-5. Adder: Logic Design II
--Video
-6. Adder: Summary
--Video
-7.HW--作业
-7.PPT
--补充材料
-1. Key Points Review
--Video
-2. Multiplier
--Video
-3. Shifter
--Video
-4. Summary and Textbook Reference
--Video
-5. HW--作业
-5. PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Capacitance
--Video
-3. Resistance
--Video
-4. Electrical Wire Models
--Video
-5. Summary and Textbook Reference
--Video
-6. HW--作业
-6. PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Capacitive Parasitics
--Video
-3. Capacitive Parasitics II
--Video
-4. Resistive Parasitics
--Video
-5. Summary and Textbook Reference
--Video
-6. HW--作业
-6. PPT
--补充材料
-1. Assignment Solving
--Video
-2. The teaching assistants want to say
--Video
-1. Problem 1
--Video
-2. Problem 2
--Video
-3. Problem 3
--Video
-4. Problem 4
--Video
-5. Problem 5
--Video
-6. Problem 6
--Video
-7. Problem 7
--Video
-1. Problem 8
--Video
-2. Problem 9
--Video
-3. Problem 10
--Video
-4. Problem 11
--Video
-5. Problem 12
--Video
-6. Problem 13
--Video
-7. Problem 14
--Video
