CMOS集成电路中电压摆幅和电压余度

??在学习CMOS集成电路时，总会遇到电压余度和电压摆幅这两个概念下面进行一个简单的介绍。文字来源

??电压余度（Voltage headroom）电路内消耗的电压降不能转化为output voltage swing 的部分，通常这部分电压降是用来维持working transistors，让他们处于saturation region。In saturation region, Vgs-Vth(overdrive voltage) < Vds，每个working transistor 的Vds 都贡献 voltage headroom。我们需要Vds 比Vgs-Vth 大，通常Vth是的，假设Vgs-Vth被设定在0.2V 左右，Vds通常大于0.2V。比如说三个MOS transistor 串联，每个都需要0.2V的 Vds，那么voltage headroom就是0.2*3 = 0.6V，如果Vdd=1.5V，那么最大的Output voltage swing 就只有 0.9V。一般来说voltage headroom对于low supply voltage case 更重要的是，因为它必须存在Vdd在较小的状态下，减少headroom，增大output swing。

??电源电压与输出电压之间的最大差是电压余度。例如，二极管连接（diode-connected MOS）负载，输出电压达不到Vdd，而是Vdd-Vth，这个Vth是电压余度。线性负载或电阻消耗的电压余度为0，即输出电压可以达到Vdd。电压余度与输出电压的最大值是电源电压。电路消耗的电压余度越大，输出摆幅越小。

??更清楚的解释是输出电压与电路电源之间的最大差，即电压余度。由于二极管连接负载的电压损耗，输出电压往往达不到Vdd,而是Vdd-Vth，这个Vth即电压余度，又称阈值损失，线性负载或电阻消耗的电压余度为0，即输出电压可达到Vdd。我不知道这个解释是否清楚，电压余度和输出电压的最大值是电源电压，即电路消耗的电压余度越大，输出振幅越小