數字CMOS積體電路超級緩衝器設計

超級緩衝器——驅動大電容、減少傳輸延遲時間

# cload = 50			# 負載電容/pf
# ci = cg = 5 / 1000 # 等效反相器（第一級）的輸入電容（柵極電容）/pf
# tp0 = 35 # 第一級反相器的本徵延時/ps，無負載的情況下的延遲
# cd = cg
while(1):
cload = int(input("請輸入負載電容容值（pf）："))
ci = int(input("請輸入輸入電容容值（ff）："))
cd = cg = ci = ci / 1000
tp_inv =int(input("請輸入第一級反相器鏈構成的環形振盪器的單級延遲時間（ps）："))
while(1):
choose = str(input("是否指定設計級數（y/n）:"))
if choose == 'y':
n = int(input('n = ')) # 級數 一般小於5
a = pow(cload / cg, 1 / (n + 1))
t_total = (n+1)*tp_inv*((cd+a*cg)/(cd+cg))/1000
print("when n = {}, a = , total delay time: ns".format(n, a, t_total))
elif choose == 'n':
time = [0]
a_list = [0]
for n in range(1,10):
a = pow(cload / cg, 1 / (n + 1)) # 比例因子
t_total = (n+1)*tp_inv*((cd+a*cg)/(cd+cg))/1000 #ns
# print("when n = {}, a = , total delay time: ns".format(n, a_list[n], time[n]))
del time[0]
del a_list[0]
n_min = time.index(min(time))
print("when n = {}, a = , total delay time: ns".format(n_min + 1, a_list[n_min], time[n_min]))
else:
print("請輸入正確的執行指令！")

在cload=50pf，cin=5ff時，單級延遲70ps的情況下執行以上**段。如果指定超級緩衝器的級數為2，則可以得到最小延遲的反相器的比例因子為21.45；如果不指定級數，計算出延遲時間最小的設計指標：級數為6與比例因子為3.73。詳情如下所示。

e:\work_program\python\ex_old>python d_cmos_inv_chains_chap6.py 請輸入負載電容容值（pf）：50 請輸入輸入電容容值（ff）：5 請輸入第一級反相器鏈構成的環形振盪器的單級延遲時間（ps）：70 是否指定設計級數（y/n）:y n = 2 when n = 2, a = 21.54, total delay time: 2.37ns 是否指定設計級數（y/n）:y n = 4 when n = 4, a = 6.31, total delay time: 1.28ns 是否指定設計級數（y/n）:y n = 8 when n = 8, a = 2.78, total delay time: 1.19ns 是否指定設計級數（y/n）:n when n = 6, a = 3.73, total delay time: 1.16ns 是否指定設計級數（y/n）:

此例旨在用python完成簡單的計算和判斷求最優解。如採用數值解法，需要對延遲時間與級數或者比例因子之間求微分，進而求得取最值的條件，本例中採用列舉計算，利用級數與比例因子之間的關聯，算出各級情況對應的傳輸延遲時間，然後比較大小後得到最小值。

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