cmos课件
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模块组成
第五章CMOS图象器件
• 其中时钟控制单元负责控制行选通译码器 和列选通译码器，并为像素阵列提供复位 信号以及整个芯片的时钟信号
第五章CMOS图象器件
• 该单元一般采用数字锁相环进行稳频。 • 模拟信号处理单元的主要功能是对信号进
行放大处理，并清除噪声等 • 行选通译码器与列选通译码器配合使用可
• 因此，它可以实现真正意义上的即时信号 读取
第五章CMOS图象器件
• 对数响应型CMOS APS的一个致命缺陷就 是对器件参数相当敏感，特别是阈值电压。
• 因此，它的固定模式噪声相当严重，致使 信噪比（SNR）相对线性CMOS APS较低
• 线性CMOS APS与对数响应型APS的光子 转换特性如图9所示
第五章CMOS图象器件
• 图中SNRlin,max和SNRlog,max分别为线 性CMOS APS的最大信噪比；DRlin和 DRlog分别为线性和对数响应型APS动态 范围
第五章CMOS图象器件
• 因此，提高对数响应型APS性能的关键问 题是抑制固定模式噪声，提高信噪比。
• 5.5 数字像素传感器（DPS） • CMOS DPS是1994年才出现的新型CMOS
• 源跟随器还可加快总线电容的充放电，因 而允许总线长度的增加和像素规模的增大
• 下图是APS的剖面图 • 通常APS比PPS 有更多的优点，包括低读
出噪声和高读出速率等
微透镜
源跟随器 列选 硅衬底
彩色 滤镜 复位晶体管
行选
势阱
第五章CMOS图象器件
• 但是由于结构复杂，导致填充率降低，一 般只有20%到30%。
第五章CMOS图象器件
• 由于每个像元产生的电荷非常少，所以信 号极易受到噪声的影响。
第五章CMOS图象器件
• 其中时钟控制单元负责控制行选通译码器 和列选通译码器，并为像素阵列提供复位 信号以及整个芯片的时钟信号
第五章CMOS图象器件
• 该单元一般采用数字锁相环进行稳频。 • 模拟信号处理单元的主要功能是对信号进
行放大处理，并清除噪声等 • 行选通译码器与列选通译码器配合使用可
• 因此，它可以实现真正意义上的即时信号 读取
第五章CMOS图象器件
• 对数响应型CMOS APS的一个致命缺陷就 是对器件参数相当敏感，特别是阈值电压。
• 因此，它的固定模式噪声相当严重，致使 信噪比（SNR）相对线性CMOS APS较低
• 线性CMOS APS与对数响应型APS的光子 转换特性如图9所示
第五章CMOS图象器件
• 图中SNRlin,max和SNRlog,max分别为线 性CMOS APS的最大信噪比；DRlin和 DRlog分别为线性和对数响应型APS动态 范围
第五章CMOS图象器件
• 因此，提高对数响应型APS性能的关键问 题是抑制固定模式噪声，提高信噪比。
• 5.5 数字像素传感器（DPS） • CMOS DPS是1994年才出现的新型CMOS
• 源跟随器还可加快总线电容的充放电，因 而允许总线长度的增加和像素规模的增大
• 下图是APS的剖面图 • 通常APS比PPS 有更多的优点，包括低读
出噪声和高读出速率等
微透镜
源跟随器 列选 硅衬底
彩色 滤镜 复位晶体管
行选
势阱
第五章CMOS图象器件
• 但是由于结构复杂，导致填充率降低，一 般只有20%到30%。
第五章CMOS图象器件
• 由于每个像元产生的电荷非常少，所以信 号极易受到噪声的影响。
《CMOS设置》PPT课件
想改变A盘、C盘的启动顺序； 想设置或更改开机密码； 加一个或换一个硬盘，或者改变软驱设置等； 想调节一下高级参数的设置，好让电脑能运行
得更好； 安装其它硬件设备时，可能有些设置需要改变。
精选课件ppt
18
精选课件ppt
19
十、如何进入CMOS设置
当开机后屏幕上常显示如下信息，马上 敲一下“Delete”键，就进到了CMOS设 置的主菜单。（具体要看屏幕上的提示, ）
精选课件ppt
47
第五步：设置密码（1）
在CMOS里有两个设置密码的地方：一个是高 级用户（系统管理员）密码，一个是一般用户 密码。
精选课件ppt
48
第五步：设置密码（2）
将光标移到密码设置处，回车，输入密码，再回车， 电脑提示重新再输入密码确认一下，输入后再回车就 可以了；如果想取消已经设置的密码，就在提示输入 密码时直接回车即可，电脑提示密码取消，请按任意 键，按键后密码就取消了。
这里只有一个硬盘，4335MB(4.3GB)，有时安 装了多个硬盘时，想去掉其中的某个硬盘，就 要在这里进行操作，将光标移动到这里，然后 按“ Page up ”，将其选择为“ None ”即可。
精选课件ppt
40
第三步：设置时间、日期、软驱（7）
这是软驱设置。 “ Drive A ”和“ Drive B ”设 置物理A驱和B驱，这台电脑只有一个1.44M软 驱，我们就把它设置为A驱。
精选课件ppt
51
第五步：设置密码（5）
简单地说，如果两个密码都设好了，那么用高 级密码可以进入工作状态，也可以进入CMOS 设置；而用户密码只能进入工作，也能进入 CMOS修改用户自身的密码，但除此之外不能 对CMOS进行其它的设置。如果只设置了一个 密码，无论是谁，都同时拥有这两个权限。
得更好； 安装其它硬件设备时，可能有些设置需要改变。
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18
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19
十、如何进入CMOS设置
当开机后屏幕上常显示如下信息，马上 敲一下“Delete”键，就进到了CMOS设 置的主菜单。（具体要看屏幕上的提示, ）
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47
第五步：设置密码（1）
在CMOS里有两个设置密码的地方：一个是高 级用户（系统管理员）密码，一个是一般用户 密码。
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48
第五步：设置密码（2）
将光标移到密码设置处，回车，输入密码，再回车， 电脑提示重新再输入密码确认一下，输入后再回车就 可以了；如果想取消已经设置的密码，就在提示输入 密码时直接回车即可，电脑提示密码取消，请按任意 键，按键后密码就取消了。
这里只有一个硬盘，4335MB(4.3GB)，有时安 装了多个硬盘时，想去掉其中的某个硬盘，就 要在这里进行操作，将光标移动到这里，然后 按“ Page up ”，将其选择为“ None ”即可。
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40
第三步：设置时间、日期、软驱（7）
这是软驱设置。 “ Drive A ”和“ Drive B ”设 置物理A驱和B驱，这台电脑只有一个1.44M软 驱，我们就把它设置为A驱。
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51
第五步：设置密码（5）
简单地说，如果两个密码都设好了，那么用高 级密码可以进入工作状态，也可以进入CMOS 设置；而用户密码只能进入工作，也能进入 CMOS修改用户自身的密码，但除此之外不能 对CMOS进行其它的设置。如果只设置了一个 密码，无论是谁，都同时拥有这两个权限。
《CMOS详细设计》PPT课件
CMOS优化设置(高级用户)、BIOS FEATURES SETUP
CPU Level 1 Cache/Internal Cache
（中央处理器一级缓存/内部缓存）选项：Enabled，Disabled 此设置用于控制CPU的主缓存开启/关闭，L1 Cache对机器的整体性 能有很大影响，关闭以后系统的性能会下降几个数量级。在超频的 时候，一级缓存往往是成功与否的关键所在，比如你不能超到 500MHz，并不代表CPU不能上500MHz，很可能是L1 Cache无法达到 ，所以关闭一级缓存可以提升超频的成功率。
Swap Floppy Drive （交换软盘驱动器号）选项：Enabled，Disabled交换磁盘驱动
器的位置，适应不同格式的软盘。当系统安装了2台软驱时，若设 定为Enabled，系统将会把B驱作为启动盘启动，若设为Disabled则 相反。
Boot Up Floppy Seek （启动时寻找软盘驱动器）选项：Enabled，Disabled开机时测试 软驱的存在与否，并检查它的磁道数是40轨还是80轨，一般360K的 都是40轨，而720K/1.2MB/1.44MB的则是80轨。默认值为Enable， 注意：当软驱的磁道数是80轨时，BIOS并不能区分其所属的类型。
2. Video（视频）选项：EGA/VGA，Mono（黑白显示器 ）设成EGA/VGA吧，不要尝试改为Mono，会减慢启 动速度的。
CMOS优化设置(高级用户)、BIOS FEATURES SETUP
Virus Warning/Anti-Virus Protection
（病毒警告/反病毒保护）选项：Enabled（开启），Disabled （关闭），ChipAway（芯片控制）这项设置可防止外部程序对启动 区和硬盘分区表的写入，当发生写入操作时，系统会自动产生警告 并提示用户中断程序的执行。它并不能保护整个硬盘，而且对于操 作系统的安装(例如Win95/98)及某些磁盘诊断程序，甚至对BIOS的 升级，都可能产生不必要的冲突而引致程序的中断。建议用户将这 选项关闭，系统的认值是Disable。某些主板自带有抗病毒内核， 它可以提供比普通病毒警告更高一层的防卫，不过，当使用自带 BIOS的外围控制器（如SCSI卡或UltraDMA66控制卡）时，启动区病 毒可以绕过系统BIOS来进行攻击，保护将完全失效。
CMOS漏极开路门和三态门电路PPT课件
0A 0B
0C 0D
0E 0F
VDD
&
I0Z
&
I0Z
&
RP 1
IIH
& 3IIH I0Z
IOZ(total) —全部驱动门输出高电平时的漏电流总和；
IIH(total) —全部负载门输入端为高电平时的输入电流
总和； 实际上，若要求速度快，RP的值就取近RP(min)的标
准值，若要求功耗小，RP的值就取近RP(max)的标准值。•5
VDD
A
&
RP
1.5KΩ
1
B
&
&
VDD
RP 1.5KΩ
RP
VO
100pF
RNon
100Ω
CL >1RMNΩoff
VDD
1.5KΩ
VO
100pF
CL
OD门输出高电平→低电平：放电时间常数10ns
OD门输出由低电平→高电平：充电时间常数为 150ns，上升时间很长，工作速度快时，应避免用以 驱动大电容负载。
CMOS漏极开路门和三态门电路 1、CMOS漏极开路门电路
（1）漏极开路门电路的结构和符号 ①线与：将两个门的输出端并联以实现与逻辑的 功能。观察如下的实现电路：
导通
vI1L
截止
VDD
vO1H
vO2L
截止
vI2H
导通
由图可见：电流很大,器件会损坏;且无法确 定输出是高还是低电平。解决此问题可采用漏极 开路（OD）门代之。
•3
(3)上拉电阻计算
①RP(min)的确定： 只有一个OD门导通情况
RP≥ RP(min)=
CMOS-模拟集成电路课件-电流源与电流镜
+ VTHN+2VOD
W/(4L)
VB
-
M4
VDD
W/L
M0
W/L
M1
IREF
Z +
VOUT IOUT=IREF
W/L +
VOD -
M3
VOD -
+
W/L
+
VOD -
M2
VOD -
例4：自偏置 增加R使得 IREFR = VOD，
VGS1 = VTHN + VOD 这样,
VB= VTHN + 2VOD
IOUT
(W (W
/ L)2 / L)1
I REF
IOUT与IREF的比值由器件尺寸的比率决定，不受工艺 和温度的影响。设计者可以通过器件的尺寸比来调整 输出电流的大小。
在λ=0的情况下 ！
2024/10/19
8
• 例子:
– 在电流镜电路的实际设计中，通常采 用叉指MOS管，每个“叉指”的沟道 长度相等，复制倍数由叉指数决定， 减小由于漏源区边缘扩散所产生的误 差，以减小器件的失配造成的电流失 配。.
2024/10/19
VDD IREF
+ VOD R
-
VB = 2VOD +VTHN VOUT
IOUT=IREF
+
M0 X
VOD
M3
Y+
VGS = +
VOD
M1 VOD +VTHN M2
-
16
-
小结
• 工作在饱和区的MOS晶体管可以充当电流源 • 基本电流镜—基于电流复制 • 共源共栅电流镜—提高复制精度 • 大输出摆幅共源共栅电流源—使得输出的下限等
《CMOS集成电路》PPT课件 (2)
采用电流源负载的共源级
ID 1
0 . 5 μnCO X
W L
( 1
Vi n
VTH1)2( 1λ
Vo u t)
I1
Ij
Cj
由上式可知:若I1为理想恒流,Vin↑,则 Vout↓
也可以这样理解: 静态时, I1=ID1,V0为一确定的 静态电压,Ij= 0。Vin↑,ID1↑,Ij=I1ID1<0,Cj(可以理解成是负载电容,也可以理解成 是寄生电容)放电,V0↓,反之, Vin↓,ID1↓, I =I - j 1 单级放大器 ID1>0,Cj充电,V0 ↑
≈
RD
+1
、
IX 1+(gm + gmb)r0 (gm + gmb)r0 gm + gmb
单级放大器 Ch. 3 # 12
MOS二极管连接负载的共源极
Rin=[1/(gm2+gmb2)]//r0
2
NMOS负载时
Rin=(1/gm2)//r
02
PMOS负载时
单级放大器 Ch. 3 # 13
MOS二极管连接负载的共源极（ λ＝0 ）
易见，M1的输入电压范围也很窄!
单级放大器 Ch. 3 # 18
具有阶跃偏置电流的二极管连接器件
在数字电路中,NMOS、PMOS 的栅极在开关导通时分别接“1”、 “0”电平,截止时刚好相反,两种开 关并联即构成CMOS传输门。
• 若 I1 越来越小, VGS 越来越接近 VTH • I1越来越接近 0时, 忽略漏电流的影响, 我们有：
g m ro 1
2 μnCo xID
W L
1
1
λ1ID
W •L ID
《CMOS详细设计》PPT课件
FEATURES SETUP
（输入速率，单位：字符/秒）选项：6, 8, 10, 12, 15, 20, 24, 30在一秒之内连续输入的字符数，数值越大速度越快。 Typematic Rate Delay (Msec) （输入延迟，单位：毫秒）选项：250, 500, 750, 1000每一 次输入字符延迟的时间，数值越小速度越快。 Security Option （安全选项）选项：System，Setup只要在BIOS中建立了密码 ，此特性才会开启，设置为System时，BIOS在每一次启动都会输 入密码，设置为Setup时，在进入BIOS菜单时要求输入密码。如 果你不想别人乱动你的机器，还是加上密码的好。
CMOS优化设置(高级用户)、BIOS
IDE HDD Block Mode
FEATURES SETUP
（IDE硬盘块模式）选项：Enabled，Disabled以前的硬盘存取模 式是一个个扇区来进行的，块模式把多个扇区组成一个块，每次 存取几个扇区，可以增加多扇区存取时的数据传输率。开启此特 性后，BIOS会自动侦察硬盘是否支持块模式（现今的大多数硬盘 己有这个功能），而且每中断一次可发出64KB资料。如果你使用 Win NT系统，就要小心啦，它并不支持块模式，很可能导致数据 传输出错，所以微软建议Win NT4.0用户关闭IDE硬盘块模式。关 闭此特性后，每中断一次只能发出512Byte资料，降低了磁盘的 综合性能。
CMOS优化设置(高级用户)
一、 STANDARD CMOS SETUP（标准CMOS设置）
这里是最基本的CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）系统设置，包 括日期、驱动器和显示适配器，最重要的一项是halt on ：系统挂起设置，缺省设置为All Errors，表示在POST（ Power On Self Test,加电自测试）过程中有任何错误都 会停止启动，此选择能保证系统的稳定性。如果要加快速 度的话，可以把它设为No Errors，即在任何时候都尽量 完成启动，不过加速的后果是有可能造成系统错误，请按 需选择吧。
第2章CMOS元器件及其模型-74页PPT精选文档
有源电阻（相位补偿等用）
魏廷存/2019年
33
工作在线性区的CMOS管子使用场合
模拟电子开关（传输门）
VDD 5u/10u PMOS PAD
内部电路
上拉电阻
VDD
VDD
PAD VDD
1.5u/10u NMOS
VDD
内部电路
下拉电阻
魏廷存/2019年
34
CMOS模拟开关（传输门）
Ron
VDD
Ron, NMOS
第2章 CMOS元器件及其模型
魏廷存/2019年
1
2.1 CMOS (NMOS/PMOS)
CMOS：Complementary Metal-Oxide Semiconductor 互补金属-氧化物半导体
魏廷存/2019年
2
CMOS的基本结构（NMOS）
G
多晶硅
氧化层
S
D
n+ p型衬底
G
D B
Leff Ldrawn
S
D S
Vgs D
线性区
IdnC OX W L[V (gsV th )V dsV 2 d2 s]
饱和区
ID n C 2 O(X W L )V (g sV th )2(1 V d)s
魏廷存/2019年
32
大信号特性说明
μp：空穴的迁移率，μn：电子的迁移率， μp=(1/2~1/4)μn ，NMOS比PMOS具有较大的电流驱动能 力（相同尺寸情况下）。
B
P+
G
Vds>0 or Vds=0
S
D
n+
n+
p型衬底
NMOS
魏廷存/2019年
魏廷存/2019年
33
工作在线性区的CMOS管子使用场合
模拟电子开关（传输门）
VDD 5u/10u PMOS PAD
内部电路
上拉电阻
VDD
VDD
PAD VDD
1.5u/10u NMOS
VDD
内部电路
下拉电阻
魏廷存/2019年
34
CMOS模拟开关（传输门）
Ron
VDD
Ron, NMOS
第2章 CMOS元器件及其模型
魏廷存/2019年
1
2.1 CMOS (NMOS/PMOS)
CMOS：Complementary Metal-Oxide Semiconductor 互补金属-氧化物半导体
魏廷存/2019年
2
CMOS的基本结构（NMOS）
G
多晶硅
氧化层
S
D
n+ p型衬底
G
D B
Leff Ldrawn
S
D S
Vgs D
线性区
IdnC OX W L[V (gsV th )V dsV 2 d2 s]
饱和区
ID n C 2 O(X W L )V (g sV th )2(1 V d)s
魏廷存/2019年
32
大信号特性说明
μp：空穴的迁移率，μn：电子的迁移率， μp=(1/2~1/4)μn ，NMOS比PMOS具有较大的电流驱动能 力（相同尺寸情况下）。
B
P+
G
Vds>0 or Vds=0
S
D
n+
n+
p型衬底
NMOS
魏廷存/2019年
高二物理竞赛课件CMOS反相器的静态输入和输出特性
1. 与非门
2.或非门
带缓冲极的CMOS门
1、与非门
存在的缺点： (1) : 输 1则RO RON 2 RON 4 2RON
A
0, B
0则RO
RON1
//
RON 3
1 2
RON
A 0, B 1则RO RON1 RON
A 1, B 0则RO RON3 RON
1( T
t2
t1 iT dt
t4
t3 iT dt )
静态功耗极小，与动态功耗相比，可以忽略
三、动态功耗
3.总的动态功耗 PD PT PC
2.负载电容充放电功耗PC 当VI ,VDD经T 1向CL充电，有iP 当VI , CL经T 2放电，有iN 可得平均功耗
PC CL fVD2D
3.3.5 其他类型的CMOS门电路 一、其他逻辑功能的门电路
一、传输延迟时间 1.原因：CI和CL充放电，因为RON 较大所以CL充放电影响也较大 ; 2.tPHL , tPLH 受CL、VDD影响 ; 3.tPHL tPLH，74HC系列为10ns，74AHC系列为5ns。
二、交流噪声容限 三、动态功耗
1.导通功耗
PT
VDD ITAV , 其中ITAV
CMOS 反相器的静态输入 和输出特性
CMOS 反相器的静态输入和输出特性 一、输入特性
二、输出特性
1.低电平输出特性VOL f (IOL ) 同样的IOL下，VGS VOL
二、输出特性
1.高电平输出特性VOH f (IOH ) 同样的IOH下，VGS VOH 越少
3.3.4 CMOS反相器的动态特性
(2)输出的高低电平受输入端数目的影响
输入端越多，VOL越高，VOH 也更高 (3)使T2、T4的VGS达到开启电压时， 对应的VI 值不同
02-9.1 CMOS反相器电路及其特性-课件
图1 CMOS反相器
（a）结构示意图（b）电路图
]
,[)(DD SS I P th GS V V V V ∈+
当V I =V IL =0时
当V I =V IH =V DD 时
⎪⎩⎪⎨⎧<=>=N
th GS GS GS P th GS DD GS V v v V V v )(21)(10)(为负且⎪⎩⎪⎨⎧>=<=N
th GS DD GS P
th GS GS V V v V v )(2)(10输出V=V OH ≈V DD
输出V=V OL ≈0
Vo
静态功耗低
噪声容限高
工作速度快
在CMOS 反相器中，无论电路处于何种状态，T N 、T P 中总有一管截止，所以其静态功耗极低，有微功耗电路之称。
CMOS 反相器的阈值电压U TH =V DD /2,即两管状态在v I =V DD /2处转换，因此其噪声容限接近50%。
CMOS 反相器工作时总有一管导通，且导通电阻较小，为低阻回路,所以带容性负载时，充放电速度很快，CMOS 反相器的t pd ≈10ns 。