集成电路实验报告 反相器与非门设计.docx
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集成电路实验报告反相器与非门设计
集成电路集中上机
实验报告
——反相器、与非门设计
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专业:
姓名:
学号:
一、实验目的
(一)全面了解Schematic设计环境,并学会运用
(二)掌握与非门、或非门、反相器等电路原理图输入方法
(三)掌握逻辑符号创建方法
二、实验原理
启动SchematicEditor后,在命令解释窗口CIW中,打开任意库与单元中的Schematic视图,浏览SchematicEditing窗口,具体介绍如下:
图2.1SchematicEditing窗口
菜单栏中可选菜单有Tool、Design、Window、Edit、Add、Check、Sheet、Options等项。
图标栏内的所有命令都可以在菜单栏实现,图标栏提供使用频率较高的一些菜单为快捷方式,旨在提高设计效率。
在设计过程中,除了可以使用图标快捷方式外,还有盲键(Bindkey)快捷方式。
Cadence系统安装过程中已经设置了通用的盲键,但用户可以根据自己的需要自行设置,在CIW窗口中,选择Options→Bindkeys,可以对所有设置的盲键自定义。
Cadence系统支持3D鼠标,左、中、右分别定义为LMB、MMB、RMB。
LMB用于点击和选择之用,MMB用于辅助编辑,RMB与LMB配合使用,在调查元件属性,局域放大,元件旋转等方面都有应用,在具体实验过程中有详细说明。
在所有元件的添加中,必须定义元件的属性。
最后,为了后续设计中执行仿真,每个元件必须具有物理模型(Model),在lab3中将有实例说明。
三、电路原理图设计的一般流程
(一)创建库与视图
(二)添加元件:
在SchematicEditing窗口中,选择Add→Instance。
(三)添加Pins:
在左侧Toolbar图标栏中选择pinicon图标,出现Addform,在Pinnames栏中输入。
(四)添加Sources和Ground:
选择Add→Instance,在Librarycolumn中选择analogLib,再选择vdd并添加到schematic中。
同上方法,完成gnd的添加,按ESC键。
(五)连线、连线命名:
点击WireName图标。
strench(拉伸)移动过的线至合适位置并点击它,完成以上操作后,按键Esc。
点击toolbar栏中的checkandsave图标,检查电路图无误后存档。
四、实验内容
(一)反相器电路原理图设计
1、打开相关软件
图4.1软件界面图
2、建立library,输入NAME,选择“ATTACHTOANEXISTINGTECHFILE”。
3、对于TechnologyLibrary,选择“NCSU_TECHLIB_TSMC02”
4、进入设计面板
图4.2设计版面图
5、在SchematicEditing窗口中,选择Add→Instance,打开instance窗口如图3.3所示,在窗口中点击右侧Browse按钮,弹出LibraryBrowser窗口如图3.4所示,在Library栏中选择analogLib,Cell选择nmos4,Cellview选择为symbol。
如图4.3instance窗口
如图4.4LibraryBrowser窗口
6、在Instanceform中输入nmos4的参数如下:
modelnametrnmos
width2.0u
length0.5u移动LMB(鼠标左键)到schematic窗口,刚才选择的nmos4元件以高亮度(黄色)出现,点击LMB完成添加过程。
选择Add→Instance,在Librarycolumn中选择analogLib,再选择pomos4,在视图中选symbol,参数设置为:
modelname:
trpmos
width:
2.5u
length:
0.5u添加完元件后,按ESC键
7、绘制原理图如下
图4.5反相器原理图
8、仿真验证:
加方波进行仿真验证如图
图4.6仿真波形
9、出现毛刺的原因:
mos管g、d之间存在电容,将输入信号耦合到了输出,可以通过延长输入的跳变时间,可以减弱这种现象。
(二)创建符号
1、在CIW窗口中,依次选择Tools→librarymanager→liangbaizhi→nand2。
双击viewcolumn中的schematic选项,在schematic中,依次选择:
design→createcellview→Fromcellview。
(1)各项选择如下:
Librarynameliangbaizhi
Cellnamenand2
Fromviewnameschematic
Toviewnamesymbol
Tool/Datatype:
Composer-symbol
选择完成后点击OK,弹出SymbolGenerationOptions窗口
在SymbolGenerationOptions窗口中,请确定:
LiftpinsINAINB
RightpinsOUT点亮Load/Save按钮,点击OK(在窗口顶端),自动生成nand2symbol。
(2)用LMB选择红色的边框box,按键“m”移动边框box至上一格(移动一格)。
用LMB选择整个pinINA,按键“m”向上移动一格(拉开INA与INB使其间隔两格)。
(3)选定绿色长方形边框,点击del图标将其删除。
选定,并移动至框图下方空白处。
重复步骤,移动三个cdsParam。
注意:
cdsParam与cdsTerm(共六个)均可删除,不影响符号的编辑。
(4)在编辑窗口中,依次选择Add→shape→arc,在窗口的空白处点击LMB完成添加。
(5)点击LMB确定弧线形状,将做好的弧线拖入box,利用F3可以实现旋转,将弧线开口一侧移至距离INA与INB2-3格处。
(6)依次选择Add→shape→line,以LMB点击弧线左上角端点,向左延长3格,向下做成一个直角拐角并向下延长4格,再向左延长3格与弧线左下角端点相接。
(7)选择Add→shape→circle,将圆添加到弧线右侧的中部位置。
(8)将pins(INA,INB,OUT)与添加的图形组合。
(9)选择Design→Checkandsave。
得到如下图:
图4.7符号图
(三)版图设计
1、点击TOOLS→AnalogEnvironment,进入界面
图4.8AnalogEnvironment界面
2、进行作图和调节,新建cellview
3、点击OK进入版图设计,版图设计版面如下
图4.9版图设计界面
(6)版图设计结果如下
图4.10版图设计结果界面
至此,设计结束
五、双输入与非门原理图设计
对于双输入与非门,设计步骤相同
电路设计如下
图5.1电路设计图
电路仿真及结果
对与非门电路进行测试时,两输入端A与B应加参数不同的两个方波信号,利用直流电源Vdc使得电路工作,应特别注意的一点是在仿真时输出端应加上大阻值电阻,以使得与非门器件能够正常工作,在此实验中,采用1M欧姆的电阻。
加到A与B端的方波信号的信息如下所示:
建立仿真环境,如下所示:
在此实验中只进行瞬时仿真,仿真结果如下所示:
图5.2仿真结果图
(3)符号设计如下
图5.3设计符号图
(4)版图设计如下
图5.4双输入与非门版图
编辑好后点击,查看检验结果
图5.5双输入与非门检验结果图
然后点击LVS,进行版图提取,由于软件原因,无法运行
图5.6进行版图提取结果图
六、实验心得
通过本次集成电路集中上机实验,我已经初步的掌握了解Cadence系统下的Schematic设计环境;并学会运用掌握与非门、反相器等电路原理图输入方法;掌握逻辑符号创建方法。
并能够独立的运用该软件设计版图,灵活的根据要求绘制版图,我想这对我今后学习或者工作大有裨益,今后,我要更多的运用该软件,达到熟练掌握的目的,在我们锻炼动手能力的同时,学到更多的有关专业知识。
尽管在集成电路版图设计的过程中遇到了很多问题,但是通过这次集成电路版图设计让我再次认识到英语以及自我学习能力的重要性。
更重要的收获是培养了自己对实验的兴趣,很大程度上开阔了我的视野,增长了见识。
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