电阻负载反向器设计

# exercise 5.1 on page 163
# edited by simon in 2020/03/26
# d_cmos_ex_5.1.pyimport mathprint("""
题目：
设计一个电阻负载反相器，参数如下
RL = 2kΩ，VOL = 0.05V，VDD = 1.1V
VTN = 0.52V，gamma = lambda = 0
k_n_p = 216uA/V^2
(1)计算W/L（2）VTC参数（3）NML与NMH
""")# 参数
VDD = 1.1
RL = 2
VTN = 0.52
VOL = 0.05
k_n_p = 216VOH = VDD
# 计算W/L：下拉NMOS处于饱和区，利用KCL方程求解而得
WL_ratio = 2 * (VDD - VOL) / (k_n_p * RL / 1000 * (VDD - VTN) ** 2)
k_n = k_n_p * WL_ratio / 1000
VIL = VTN + 1 / (k_n * RL)
VIH = VTN + math.sqrt((8 / 3) * (VDD / (k_n * RL))) - 1 / (k_n * RL)
Vth = VTN - 1 / (k_n * RL) + math.sqrt((VTN - 1 / k_n / RL) ** 2 + 2 * VDD / k_n / RL - VTN ** 2)print("W/L = {:.3f}".format(WL_ratio))
print("VOH = {:.3f}V, VOL = {:.3f}V".format(VOH, VOL))
print("VIH = {:.3f}V, VIL = {:.3f}V".format(VIH, VIL))
print("VTH = {:.3f}V".format(Vth))# 噪声容限
NMH = VOH - VIH
NML = VIL - VOL
print("NML = {:.3f}V, NMH = {:.3f}V".format(NML, NMH))

计算VTC参数需要的公式，根据MOS管的工作状态（饱和、线性、截止）列出对应的电流方程和KCL方程即可求解。

输出结果如下：

W/L = 14.450
VOH = 1.100V, VOL = 0.050V
VIH = 1.045V, VIL = 0.680V
VTH = 0.820V
NML = 0.630V, NMH = 0.055V

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