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《CMOS反相器的完整度、性能与能量指标量化》 CMOS反相器是数字集成电路中的基本单元，它的性能、稳定性和效率对于整个电路系统至关重要。本章深入探讨了CMOS反相器的静态和动态行为，以及其相关的性能指标。 5.1章节提供了若干练习和设计问题，旨在帮助读者理解和应用理论知识。例如，练习要求根据给定的布局参数确定NMOS和PMOS晶体管的尺寸，并通过HSPICE模拟分析电压传输特性曲线（VTC），进一步计算出关键参数如输出高电压（VOH）、输出低电压（VOL）、中间电压（VM）、输入高阈值（VIH）和输入低阈值（VIL）。此外，还需要考虑当多个反相器级联时，VTC是否受到影响。 5.3章节着重于评估CMOS反相器的静态行为和鲁棒性。5.3.1小节讨论了切换阈值，这是衡量反相器工作点的关键参数。5.3.2小节则分析了噪声裕度，这是衡量反相器在噪声环境下保持正确操作的能力。5.3.3小节再次强调了鲁棒性的重要性，探讨了如何通过调整设计参数来增强反相器的稳定性。 5.4章节聚焦于CMOS反相器的动态行为，主要关注其传播延迟。5.4.1小节计算了反相器的电容，这是影响动态性能的关键因素。5.4.2小节进行了第一阶传播延迟分析，而5.4.3小节则从设计的角度探讨了如何优化传播延迟。 5.5章节讨论了功率、能量和能量延迟这些重要的能量指标。5.5.1小节介绍了动态功耗的概念，5.5.2小节阐述了静态功耗，两者结合在5.5.3小节中形成整体的能量消耗分析。5.5.4小节通过使用SPICE工具进行了功率消耗的仿真分析。 5.6章节提供了技术缩放和技术对反相器指标影响的视角。随着工艺技术的进步，反相器的性能参数如速度和功耗都会发生变化，这需要设计师对设计进行持续优化以适应新技术节点的要求。 在5.1练习中的第一个问题，要求重新设计反相器以实现大约0.75V的切换阈值。这种修改会改变噪声裕度，需要通过HSPICE模拟来分析具体影响。第二个问题则利用分段线性近似法来研究噪声裕度与NMOS和PMOS晶体管尺寸比例(r=kp/kn)的关系，以找到等噪声裕度的最佳比例。 本章通过理论分析、实际模拟和设计问题，全面覆盖了CMOS反相器的静态和动态性能、能量指标以及技术缩放对其影响，为理解和优化这一基础电路提供了详实的指导。