[发明专利]一种抗参数漂移反相器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明的技术方案如下：