四位超前进位加法器的设计Word格式文档下载.docx
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5.使用软件
软件为HSPICE和COSMOS-SCOPE。
6.课程设计原理
由全加器的真值表可得Si和Ci的逻辑表达式:
定义两个中间变量Gi和Pi:
当Ai=Bi=1时,Gi=1,由Ci的表达式可得Ci=1,即产生进位,所以Gi称为产生量变。
若Pi=1,则Ai·
Bi=0,Ci=Ci-1,即Pi=1时,低位的进位能传送到高位的进位输出端,故Pi称为传输变量,这两个变量都与进位信号无关。
将Gi和Pi代入Si和Ci得:
进而可得各位进位信号的逻辑表达如下:
根据逻辑表达式做出电路图(如图):
逻辑功能图中有2输入异或门,2输入与门,3输入与门,4输入与门,2输入或门,3输入或门,4输入或门,其转化成CMOS晶体管图如下:
7.课程设计网表
*xor2
.subcktxor2abcdf
mxorpa1avddvddpmosl=2w=8
mxorpbfd1vddpmosl=2w=8
mxorpc2bvddvddpmosl=2w=8
mxorpdfc2vddpmosl=2w=8
mxornafa30nmosl=2w=4
mxornb3b00nmosl=2w=4
mxorncfc40nmosl=2w=4
mxornd4d00nmosl=2w=4
.endsxor2
*and2
.subcktand2abf
mandpafavddvddpmosl=2w=4
mandpbfbvddvddpmosl=2w=4
mandnafa10nmosl=2w=4
mandnb1b00nmosl=2w=4
.endsand2
*and3
.subcktand3abcf
mandpcfcvddvddpmosl=2w=4
mandnafa10nmosl=2w=6
mandnb1b20nmosl=2w=6
mandnc2c00nmosl=2w=6
.endsand3
*and4
.subcktand4abcdf
mandpdfdvddvddpmosl=2w=4
mandnafa10nmosl=2w=8
mandnb1b20nmosl=2w=8
mandnc2c30nmosl=2w=8
mandnd3d00nmosl=2w=8
.endsand4
*or2
.subcktor2abf
morpa1avddvddpmosl=2w=8
morpbfb1vddpmosl=2w=8
mnafa00nmosl=2w=4
mnbfb00nmosl=2w=4
.endsor2
*or3
.subcktor3abcf
morpa1avddvddpmosl=2w=12
morpb2b1vddpmosl=2w=12
morpcfc2vddpmosl=2w=12
mncfc00nmosl=2w=4
.endsor3
*or4
.subcktor4abcdf
morpa1avddvddpmosl=2w=16
morpb2b1vddpmosl=2w=16
morpc3c2vddpmosl=2w=16
morpdfd3vddpmosl=2w=16
mndfd00nmosl=2w=4
.endsor4
*not
.subcktnotaf
mnotpafavddvddpmosl=2w=4
mnotnafa00nmosl=2w=2
.endsnot*反相器
*or21
.subcktor21abf
xor2ab1or2
xnot1fnot
.endsor21*2输入或门
*or31
.subcktor31abcf
xor3abc1or3
.endsor31*3输入或门
*or41
.subcktor41abcdf
xor4abcd1or4
.endsor41*4输入或门
*xor21
.subcktxor21abf
xmaA5not
xnbB5not
xxorabA5B5fxor2
.endsxor21*2输入异或门
*and21
.subcktand21abf
xand2ab1and2
xnot1fnot
.endsand21*2输入与门
*and31
.subcktand31abcf
xand3abc1and3
.endsand31*3输入与门
*and41
.subcktand41abcdf
xand4abcd1and4
.endsand41*4输入与门
xxor211a1b1p1xor21
xxor212a2b2p2xor21
xxor213a3b3p3xor21
xxor214a4b4p4xor21
xand211a1b1g1and21
xand212a2b2g2and21
xand213a3b3g3and21
xand214p1c0m0and21
xor211m0g1c1or21*进位C1
xand311p2p1c0m1and31
xand215p2g1m2and21
xor312g2m1m2c2or31*进位C2
xand411p3p2p1c0m3and41
xand313p3p2g1m4and31
xand216p3g2m5and21
xor412m3m4m5g3c3or41*进位C3
xxor215p1c0s1xor21*输出s1
xxor216p2c1s2xor21*输出s2
xxor217p3c2s3xor21*输出s3
xxor218p4c3s4xor21*输出s4
.include"
c:
\lib\130nm_bulk.l"
tt
.optscale=0.05u
.globalvddgnd
vddvdd01.2
va1a10pulse1.21.220n1f1f30n100n
va2a20pulse0020n1f1f30n100n
va3a30pulse0020n1f1f30n100n
va4a40pulse0020n1f1f30n100n
vb1b10pulse1.21.220n1f1f30n100n
vb2b20pulse1.21.2201f1f30n100n
vb3b30pulse0020n1f1f30n100n
vb4b40pulse1.21.220n1f1f30n100n
vc0c00pulse004n1f1f0n100n
.tran1n100n
.plottranv(s1)
.plottranv(s2)
.plottranv(s3)
.plottranv(s4)
.end
8.结果及分析
由波形可知:
当输入a1=1,b1=1,前一级进位c0=0时,s1=a1+b1+c0=0,下一级进位c1=1.
当输入a2=0,b2=1,前一级进位c1=1时,s2=a2+b2+c1=0,下一级进位c2=1.
当输入a3=0,b3=0,前一级进位c2=1时,s3=a3+b3+c2=1,下一级进位c3=0.
当输入a4=0,b4=1,前一级进位c3=0时,s4=a4+b4+c2=1。
根据四幅图片可知:
两个加数A(a4a3a2a1)=0001和B(b4b3b2b1)=1011,和S(s4s3s2s1)=1100
进位C(c3c2c1c0)=0110.
故S(s4s3s2s1)=A(a4a3a2a1)+B(b4b3b2b1)
9.延时手工计算
选择路劲是A3(B3)到S4,则按顺序依次经过一个2输入异或门,一个3输入与非门,一个反相器,一个4输入的或非门,一个反相器,一个反相器,一个2输入异或门。
门的类型
个数
逻辑强度LE
寄生参数P
2输入异或门
2
3输入与非门
1
5/3
3/2
4输入或非门
9/3
3
反相器
1/2
逻辑强度:
LE=2*2*5/3*9/3*1*1*1=20
电学强度:
FO=Cout/Cin=5000
分支强度:
BE=4
路径强度:
PE=LE*FO*BE=400000
级强度:
SE=6.3
归一化延迟:
D=N*SE+
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- 超前 进位 加法器 设计