每日一题0703

vipjph

1、描述CMOS电路中闩锁效应产生的过程及最后的结果？
2、“天线效应”的定义和其预防措施？
3、用D触发器实现2倍分频的逻辑电路。
4、怎样用D触发器、或非门组成二分频电路？
5、用一个二选一选择器和一个反相器实现异或。
欢迎大家积极回帖讨论，最佳答案者30信元奉上~~~
最佳答案明天揭晓~~
----------------------------------------------答案揭晓----------------------------------------

1、CMOS电路闩锁效应是在异常工作条件下， 引发的 CMOS 电路中的寄生晶体管进入 的一种异常状态。寄生可控硅被触发后，芯片电流就会巨增，将烧毁芯片。

2、 在芯片生产过程中，暴露的金属线或者多晶硅(polysilicon)等导体，就象是一根根天线，会收集电荷（如等离子刻蚀产生的带电粒子）导致电位升高。天线越长，收集的电荷也就越多，电压就越高。若这片导体碰巧只接了MOS 的栅，那么高电压就可能把薄栅氧化层击穿，使电路失效，这种现象我们称之为“天线效应”。

消除方法：跳线法、天剑天线器件、给所有期间的输入端都加上包含二极管、加入缓存器切断长线

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以上答案均来源于网络及回帖整理，如感觉答案不妥，欢迎批评指正~~

haitang123

闩锁效应是在CMOS中，由于靠的很近的两个P/NMOS产生的，如左边为PMOS，右边为NMOS（断面图）。PMOS的漏是P掺杂的,衬底是N型衬底；Nmos坐在P阱里，对于Nmos的源是N型掺杂的，如此就构成了PNPN寄生晶闸管（两个基极互为集电极的三极管并联），此时阱区的P相当于是晶闸管控制门，一旦有一个扰动，比如辐射等因素，那么就会在主回路中产生电流，此电流被晶闸管不断放大，（因为两个三极管互为放大，形成正反馈），当主电路电流达到阈值后，即使扰动消失，寄生晶闸管也不会停止，如此就严重影响了CMOS的特性。这种效应就是闩锁效应。

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2分频电路：

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天线效应是电路中产生浮空值的现象，而浮空值可能是电压值没有连接到输入端。预防就是给每个输入端连接一个电压值

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    用反相器和二路选择开关实现异或，看附件！

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       在芯片生产过程中，暴露的金属线或者多晶硅(polysilicon)等导体，就象是一根根天线，会收集电荷（如等离子刻蚀产生的带电粒子）导致电位升高。天线越长，收集的电荷也就越多，电压就越高。若这片导体碰巧只接了MOS 的栅，那么高电压就可能把薄栅氧化层击穿，使电路失效，这种现象我们称之为“天线效应”。
      天线效应的消除方法　　
1） 跳线法。又分为“向上跳线”和“向下跳线”两种方式。跳线即断开存在天线效应的金属层，通过通孔连接到其它层（向上跳线法接到天线层的上一层，向下跳线法接到下一层），最后再回到当前层。这种方法通过改变金属布线的层次来解决天线效应，但是同时增加了通孔，由于通孔的电阻很大，会直接影响到芯片的时序和串扰问题，所以在使用此方法时要严格控制布线层次变化和通孔的数量。

　　在版图设计中，向上跳线法用的较多，此法的原理是：考虑当前金属层对栅极的天线效应时，上一层金属还不存在，通过跳线，减小存在天线效应的导体面积来消除天线效应。现代的多层金属布线工艺，在低层金属里出现PAE 效应，一般都可采用向上跳线的方法消除。但当最高层出现天线效应时，采用什么方法呢？这就是下面要介绍的另一种消除天线效应的方法了。

　　2） 添加天线器件，给“天线”加上反偏二极管。通过给直接连接到栅的存在天线效应的金属层接上反偏二极管，形成一个电荷泄放回路，累积电荷就对栅氧构不成威胁，从而消除了天线效应。当金属层位置有足够空间时，可直接加上二极管，若遇到布线阻碍或金属层位于禁止区域时，就需要通过通孔将金属线延伸到附近有足够空间的地方，插入二极管。

　　3） 给所有器件的输入端口都加上保护二极管。此法能保证完全消除天线效应，但是会在没有天线效应的金属布线上浪费很多不必要的资源，且使芯片的面积增大数倍，这是VLSI 设计不允许出现的。所以这种方法是不合理，也是不可取的。

　　4） 对于上述方法都不能消除的长走线上的PAE，可通过插入缓冲器，切断长线来消除天线效应。

　　在实际设计中，需要考虑到性能和面积及其它因素的折衷要求，常常将法1、法2 和法4 结合使用来消除天线效应。