一种抗参数漂移反相器制造技术

本实用新型专利技术为一种抗参数漂移反相器，在保证功能正确的前提下，有效得解决外界因素所引起的反相器的参数漂移问题，包括：低噪声容限减小、输出高电平降低和传输特性左移；该反相器结构具有：一个主反相器，一个补偿NMOS管，一条补偿支路，其中补偿支路包括：一个控制NMOS管和一个电流镜结构；主反相器实现正常的反相功能，补偿NMOS管和补偿支路用于补偿外界因素所引起的反相器的参数漂移，此外，控制管还用于控制补偿支路的工作与否，从而有效的将功耗降到最低。

An anti parameter drift inverter

The utility model relates to an anti parameter drift inverter, under the premise of ensuring correct functions, including the problem of parameter drift effectively solve the inverter caused by external factors: low noise tolerance is reduced and the output high level and reduce the transmission characteristics of the left; with the inverter structure: a main inverter, a compensation NMOS tube, a compensation circuit, the compensation circuit comprises a control NMOS and a current mirror structure; the main inverter realize inverting function normal, parameter drift, anti phase compensation and compensation circuit for compensating NMOS tube caused by external factors in addition, control is also used to control compensation branch work whether or not, thus effectively will minimize the power consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种抗参数漂移反相器
本技术涉及集成电路设计领域，具体涉及了一种抗参数漂移反相器。
技术介绍
外界因素导致MOSFET中SiO2受到电离作用，其内部产生电子空穴对使得SiO2和Si-SiO2界面中正陷阱电荷的产生与积累，进而引起MOS管阈值电压负向漂移，对于NMOS而言，阈值电压不断减小，而PMOS的阈值电压不断增大。同时，外界因素使MOS管中鸟嘴边缘产生陷阱电荷，当电荷积累达到阈值后，寄生MOS管效应导致漏电流的产生。反相器作为数字集成电路设计中的基本模块，其性能对数字电路系统有直接的影响，而外界因素所引起MOSFET参数的改变，进一步导致反相器的关键参数的漂移。附图1所示为常见的普通反相器，通常情况下，其对应的噪声容限为：低电平噪声容限：NM0=V01≈Vtn0(1)高电平噪声容限：NM1=Vdd-V10≈|Vtp0|(2)其中Vtn0为NMOS管的阈值电压，Vtp0为PMOS管的阈值电压。当受到外界因素作用时，NMOS管的阈值电压减小了ΔVthn，PMOS管的阈值电压增大了ΔVthp，此时，MOSFET对应的阈值电压为：NMOS管：Vtn’=Vtn0-ΔVtn(3)PMOS管：|Vtp’|=|Vtp0|+ΔVtp(4)此时，普通反相器的噪声容限变为：低电平噪声容限：NM0=V01’≈Vtn0-ΔVtn(5)高电平噪声容限：NM1=Vdd-V10’≈|Vtp0|+ΔVtp(6)上述推导公式表明外界因素的作用引起SiO2和界面中的电荷积累会导致反相器的低电平噪声容限减小，而高电平噪声容限增大，进而引起普通反相器传输特性曲线向左偏移。同时，当反相器输出为高电平时，NMOS管存在的漏电流会导致反相器的输出高电平下降。针对上述问题，有必要采取相应措施进行改善。
技术实现思路
本技术为解决上述技术问题提供了一种抗参数漂移反相器，可以有效解决由外界因素所导致的反相器的参数漂移，包括：低电平噪声容限减小、输出高电平下降和传输特性曲线漂移。为了解决上述问题，本技术的技术方案如下：一种抗参数漂移反相器，其特征在于：包括一个主反相器，包括具有输入端和输出端，用于对输入信号进行反相；用于补偿外界因素引起反相器的参数漂移的补偿支路和补偿管；所述补偿支路包括控制管和电流镜结构。所述主反相器由一个PMOS管P0和一个NMOS管N0构成，PMOS管P0的源端接电源，PMOS管P0的漏端接NMOS管N0的漏端；所述NMOS管N0的漏端接PMOS管P0的源端，NMOS管N0的源端接地。所述NMOS管N0的漏端作为输出端，NMOS管N0的栅端和PMOS管P0的栅端连接作为主反相器的输入端；所述PMOS管P0的漏端作为主反相器的输出端。所述补偿支路包括NMOS管N1、N2和N3，NMOS管N1为控制管，NMOS管N2和N3为电流镜结构。控制管N1的漏端接电源，控制管N1的栅端接主反相器的输出端，控制管N1的源端接NMOS管N3；NMOS管N2的漏端和栅端相连并与NMOS管N3的栅端连接，NMOS管N2的源端接地，NMOS管N3的漏端接电源，NMOS管N3的源端、NMOS管N0的源端和NMOS管N4的漏端连接。所述补偿管为一个NMOS管N4，其中NMOS管N4的漏端与主反相器的NMOS管N0的源端相连接，NMOS管N4的栅端连接输入信号，NMOS管N4的源端连接地。控制管的NMOS管N1的栅端由主反相器的输出端控制，当输出为高电平时，控制管N1导通，电流镜结构工作，N3的导通将主反相器中的N0管的源端提升到电源电压，保证N0更有效的关闭，减小了关态漏电流，从而保证主反相器输出高电平的稳定；当输出为低电平时，控制管N1关断，电流镜结构停止工作，通过控制管N1控制补偿支路的工作与否，降低整个反相器的功耗。当补偿支路在不需要其提供补偿作用时，处于关断状态，能够降低电路整体功耗。当补偿支路正常工作时，NMOS管N4截止，NMOS管N3导通。将NMOS管N3的源端、NMOS管N0的源端和NMOS管N4的漏端的连接点，即x点电压上拉至电源。当输入由低向高转变时，NMOS管N4先于NMOS管N0导通，NMOS管N1逐渐关断，其电流减小，对应的NMOS管N3上电流减小，电流流过NMOS管N4，则为NMOS管N0的源端提供了x点的电位Vx，主反相器的低电平噪声容限变为NM0=Vtn’+Vx(7)将式(1)带入上式，得到NM0=Vtn0-ΔVtn+Vx(8)其中，NM0为反相器的低电平噪声容限，Vtn0为未受外界因素作用时NMOS管N0的原始阈值电压，Vtn’为外界因素作用后N0管的阈值电压，ΔVtn为N0管的阈值电压变化量，Vx为x点的电压值。从式（8）看出，本技术的NMOS管N4提供的电压Vx可以抵消外界因素引起的N0管的阈值电压漂移ΔVtn，有效的解决了主反相器低电平噪声容限减小、传输特性曲线左移的问题。如果合理设置补偿支路尺寸，使得Vx=ΔVtn，则能够保证反相器功能的稳定性。附图说明图1为传统普通的反相器的电路结构示意图；图2为本技术的电路结构示意图；图3为本技术用于与非门中的应用示意图。具体实施方式如图2所示，一种抗参数漂移反相器，包括一个主反相器，包括具有输入端和输出端，用于对输入信号进行反相；用于补偿外界因素引起反相器的参数漂移的补偿支路和补偿管；所述补偿支路包括控制管和电流镜结构。所述主反相器由一个PMOS管P0和一个NMOS管N0构成，P0的源端接电源，P0的漏端接N0的漏端；所述N0的漏端接P0的源端，N0的源端接地。所述N0的漏端作为输出端，N0的栅端和P0的栅端连接作为主反相器的输入端；所述P0的漏端作为主反相器的输出端。所述补偿支路包括NMOS管N1、N2和N3，N1为控制管，N2和N3为电流镜结构。控制管N1的漏端接电源，控制管N1的栅端接主反相器的输出端，控制管N1的源端接N3；N2的漏端和栅端相连并与N3的栅端连接，N2的源端接地，N3的漏端接电源，N3的源端、N0的源端和N4的漏端连接。所述补偿管为一个NMOS管N4，N4的漏端与主反相器的N0的源端相连接，N4的栅端连接输入信号，N4的源端连接地。控制管N1的栅端由主反相器的输出端控制，当输出为高电平时，控制管N1导通，电流镜结构工作，N3的导通将主反相器中的N0管的源端提升到电源电压，保证N0更有效的关闭，减小了关态漏电流，从而保证主反相器输出高电平的稳定；当输出为低电平时，控制管N1关断，补偿支路停止工作，通过控制管N1控制补偿支路的工作与否，降低整个反相器的功耗。N1、N2和N3共同构成的补偿支路在不需要其提供补偿作用时，处于关断状态，能够降低电路整体功耗。当补偿支路正常工作时，补偿管N4截止，N3导通，将N0与x点电压上拉至电源。当输入由低向高转变时，补偿管N4先于N0管导通，控制管N1管逐渐关断，其电流减小，对应的N3管上电流减小，电流流过补偿管N4，则为N0管的源端提供了电位Vx，主反相器的低电平噪声容限变为NM0=Vtn’+Vx(7)将式(1)带入上式，得到NM0=Vtn0-ΔVtn+Vx(8)其中，NM0为反相器的低电平噪声容限，Vtn0为未受外界因素作用时N0管的原始阈值电压，Vtn’为外界因素作用后N0管的阈值电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗参数漂移反相器，其特征在于包括：一个主反相器，包括具有输入端和输出端；用于补偿外界因素引起反相器的参数漂移的补偿支路和补偿管；所述补偿支路包括控制管和电流镜结构。

【技术特征摘要】
1.一种抗参数漂移反相器，其特征在于包括：一个主反相器，包括具有输入端和输出端；用于补偿外界因素引起反相器的参数漂移的补偿支路和补偿管；所述补偿支路包括控制管和电流镜结构。2.如权利要求1所述的一种抗参数漂移反相器，其特征在于：所述主反相器包括一个PMOS管P0和一个NMOS管N0；所述PMOS管P0的源端接电源，PMOS管P0的漏端接NMOS管N0的漏端；所述NMOS管N0的漏端接PMOS管P0的源端，NMOS管N0的源端接地。3.如权利要求2所述的一种抗参数漂移反相器，其特征在于：所述主反相器中的NMOS管N0的漏端作为输出端，NMOS管N0的栅端和PMOS管P0的栅端连接作为主反相器的输入端；所述主反相器中的PMOS管P0的漏端作为主反...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕秋叶，解磊，彭勇，杨任花，钟乐，刘鑫，毛光，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51