四輸入或非門課程設(shè)計

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!四輸入或非門專項實踐任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:四輸入或非門的設(shè)計初始條件：計算機、ORCAD軟件，L-EDIT軟件要求完成的主要任務(wù):（包括集成電路專項實踐工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、集成電路專項實踐工作量：1周2、技術(shù)要求：（1）學(xué)習(xí)ORCAD軟件，L-EDIT軟件。（2）設(shè)計一個四輸入或非門電路。（3）利用ORCAD軟件，L-EDIT軟件對該電路進行系統(tǒng)設(shè)計、電路設(shè)計和版圖設(shè)計，并進行相應(yīng)的設(shè)計、模擬和仿真工作。3、查閱至少5篇參考文獻。按《武漢理工大學(xué)課程設(shè)計工作規(guī)范》要求撰寫設(shè)計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時間安排：2015.6.19布置集成電路專項實踐任務(wù)、選題；講解集成電路專項實踐具體實施計劃與課程設(shè)計報告格式的要求；集成電路專項實踐答疑事項。2015.6.19-6.24學(xué)習(xí)ORCAD軟件，L-EDIT軟件，查閱相關(guān)資料，復(fù)習(xí)所設(shè)計內(nèi)容的基本理論知識。2015.6.24-7.1用ORCAD軟件設(shè)計四輸入或非門電路并進行仿真工作，再利用L-EDIT軟件繪制其版圖，完成集成電路專項實踐報告的撰寫。2015.7.1提交集成電路專項實踐報告，進行答辯。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日目錄TOC\o"1-3"\h\u31272摘要 I32430Abstract II134491緒論 1201952設(shè)計內(nèi)容及要求 2311032.1設(shè)計的目的及主要任務(wù) 2175022.2設(shè)計思路 273263軟件介紹 2241873.1OrCAD簡介 265223.2L-Edit簡介 413814四輸入或非門 5201894.1四輸入或非門電路結(jié)構(gòu) 5243194.2四輸入或非門電路仿真 6277544.3四輸入或非門的版圖繪制 7164834.3.1NMOS管 7283444.3.2PMOS管 8184754.3.3輸出端口 894504.3.4四輸入或非門 820502總結(jié) 1021575參考文獻 12摘要或非門是一種非常常用的數(shù)字門電路，本文詳細介紹了基于CMOS管的L-EDIT環(huán)境下的四輸入或非門電路設(shè)計仿真及版圖布局設(shè)計驗證。通過正向設(shè)計的思從邏輯設(shè)計、電路設(shè)計、版圖設(shè)計和工藝設(shè)計封面出發(fā)，實現(xiàn)了電路指標明確化、功能電路化、邏輯明確化的工業(yè)版圖制作標準，同時本設(shè)計還通過TSPICE仿真驗證了設(shè)計的正確性。關(guān)鍵詞：或非門、L-EDIT、TSPICE、CMOSAbstractNORgateisaverycommondigitalgates,ThispaperdescribesthedesignverificationbasedonNORgatecircuitdesignsimulationandlayoutlayoutMOStubeL-EDITenvironment.Byforwardthinkingdesignfromlogicdesign,circuitdesign,layoutdesignandprocessdesigncoverstartingtorealizethecircuitindicatorsclear,functionalcircuit,thenclear,thenthelogicallayoutofindustrialproductionstandards,whilethedesignisverifiedthroughsimulationTSPICEcorrectnessofthedesign.Keywords:NORgate、L-EDIT、TSPICE、CMOS1緒論Tanner集成電路設(shè)計軟件是由TannerResearch公司開發(fā)的基于Windows平臺的用于集成電路設(shè)計的工具軟件。該軟件功能十分強大，易學(xué)易用，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit與LVS，從電路設(shè)計、分析模擬到電路布局一應(yīng)俱全。其中的L-Edit版圖編輯器在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，具有很高知名度。L-EditPro是TannerEDA軟件公司所出品的一個IC設(shè)計和驗證的高性能軟件系統(tǒng)模塊，具有高效率，交互式等特點，強大而且完善的功能包括從IC設(shè)計到輸出，以及最后的加工服務(wù)，完全可以媲美百萬美元級的IC設(shè)計軟件。L-EditPro包含IC設(shè)計編輯器(LayoutEditor)、自動布線系統(tǒng)(StandardCellPlace&Route)、線上設(shè)計規(guī)則檢查器（DRC）、組件特性提取器（DeviceExtractor）、設(shè)計布局與電路netlist的比較器(LVS)、CMOSLibrary、MarcoLibrary，這些模塊組成了一個完整的IC設(shè)計與驗證解決方案。L-EditPro豐富完善的功能為每個IC設(shè)計者和生產(chǎn)商提供了快速、易用、精確的設(shè)計系統(tǒng)。CMOS集成電路由于工藝技術(shù)的進步以及功耗低、穩(wěn)定性高、抗干擾性強、噪聲容限大、可等比例縮小、以及可適應(yīng)較寬的環(huán)境溫度和電源電壓等一系列優(yōu)點，成為現(xiàn)在IC設(shè)計的主流技術(shù)。在CMOS集成電路設(shè)計中，異或電路的設(shè)計與應(yīng)用是非常重要的。IC設(shè)計者可以根據(jù)芯片的不同功能和要求采用各種不同結(jié)構(gòu)的異或電路，從而實現(xiàn)電路的最優(yōu)化設(shè)計。2設(shè)計內(nèi)容及要求2.1設(shè)計的目的及主要任務(wù)（1）學(xué)習(xí)ORCAD軟件，L-EDIT軟件。（2）設(shè)計一個CMOS四輸入或非門電路。（3）利用ORCAD軟件，L-EDIT軟件對該電路進行系統(tǒng)設(shè)計、電路設(shè)計和版圖設(shè)計，并進行相應(yīng)的設(shè)計、模擬和仿真工作。2.2設(shè)計思路本設(shè)計首先在ORCAD中進行四輸入或非門電路電路圖的繪制，然后運用其中的仿真功能對電路予以仿真調(diào)試，接著在L-EDIT軟件中制定規(guī)則、繪制版圖、DRC檢查。整個設(shè)計的核心是版圖的設(shè)計，充分了解設(shè)計的基本原理、設(shè)計的規(guī)則。仿真檢驗是否達到最初的設(shè)計要求。3軟件介紹3.1OrCAD簡介OrCADCapture(以下以Capture代稱)是一款基于Windows操作環(huán)境下的電路設(shè)計工具。利用Capture軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)繪制電路原理圖以及為制作PCB和可編程的邏輯設(shè)計提供連續(xù)性的仿真信息。CadenceOrCAD

Capture是一款多功能的PCB原理圖輸入工具。OrCAD

Capture作為行業(yè)標準的PCB原理圖輸入方式，是當今世界最流行的原理圖輸入工具之一，具有簡單直觀的用戶設(shè)計界面。OrCAD

Capture

CIS具有功能強大的元件信息系統(tǒng)，可以在線和集中管理元件數(shù)據(jù)庫，從而大幅提升電路設(shè)計的效率。OrCAD

Capture提供了完整的、可調(diào)整的原理圖設(shè)計方法，能夠有效應(yīng)用于PCB的設(shè)計創(chuàng)建、管理和重用。將原理圖設(shè)計技術(shù)和PCB布局布線技術(shù)相結(jié)合，OrCAD能夠幫助設(shè)計師從一開始就抓住設(shè)計意圖。不管是用于設(shè)計模擬電路、復(fù)雜的PCB、FPGA和CPLD、PCB改版的原理圖修改，還是用于設(shè)計層次模塊，OrCAD

Capture都能為設(shè)計師提供快速的設(shè)計輸入工具。此外，OrCAD

Capture原理圖輸入技術(shù)讓設(shè)計師可以隨時輸入、修改和檢驗PCB設(shè)計。OrCAD軟件系統(tǒng)的功能及特點：

1.不僅可以對模擬電路進行直流、交流、瞬態(tài)等基本電路特性分析，而且可進行噪聲分析、溫度分析、優(yōu)化設(shè)計等復(fù)雜的電路特性分析。

2.不僅可以對模擬電路進行計算機輔助分析，而且可對數(shù)字電路、數(shù)/?；旌想娐愤M行計算機模擬。

3.科研在WINDOWS環(huán)境下，以人機交互方式運行。繪制好電路圖以后，即可直接進行電路模擬，無需用戶編制繁雜的輸入文件。再模擬過程中，可以隨時分析觀察模擬結(jié)果，從電路圖上修改設(shè)計。

4.OrCAD軟件集成了電路原理圖繪制、印制電路板設(shè)計、數(shù)字/模擬電路仿真、可編程邏輯器建設(shè)計等等功能，它的元器件庫也是所有EDA軟件中最豐富的，再世界上它一只是EDA軟件的首選。

OrCAD軟件系統(tǒng)中主要包括OrCAD/Capture

CIS、OrCAD/PSpice

A/D、OrCAD/Layout

Plus等，其中每一部分可以根據(jù)需要單獨使用，也可以共同組成完整的EDA系統(tǒng)。3.2L-Edit簡介Tanner

Pro

的設(shè)計流程很簡單。將要設(shè)計的電路先以S-Edit編輯出電路圖，再將該電路圖輸出成SPICE文件。接著利用T-Spice將電路圖模擬并輸出成SPICE文件，如果模擬結(jié)果有錯誤，則回到S-Edit檢查電路圖，如果T-Spice模擬結(jié)果無誤，則以L-Edit進行布局圖設(shè)計。用L-Edit進行布局圖設(shè)計后要以DRC功能做設(shè)計規(guī)則檢查，若違反設(shè)計規(guī)則，再將布局圖進行修改直到設(shè)計規(guī)則檢查無誤為止。將驗證過的布局圖轉(zhuǎn)化成SPICE文件，再利用T-Spice模擬，若有錯誤，再回到L-Edit修改布局圖。最后利用LVS將電路圖輸出的SPICE文件與布局圖轉(zhuǎn)化的SPICE文件進行對比，若對比結(jié)果不相等，則回去修正L-Edit或S-Edit的圖。直到驗證無誤后，將L-Edit設(shè)計好的布局圖輸出成GDSII文件類型，再交由工廠去制作整個電路所需的掩膜板。4四輸入或非門4.1四輸入或非門電路結(jié)構(gòu)四輸入或非門是最常用的基本功能電路之一，廣泛應(yīng)用于數(shù)字邏輯電路電路設(shè)計中。在本次課程設(shè)計中，使用tanner軟件中的原理圖編輯器L-Edit編輯四輸入或非門電路原理圖。真值表如下4.1。表4.1四輸入或非門的真值表本次設(shè)計的四輸入或非門有8個MOS管組成，其中4個NMOS，4個PMOS，只要一個輸入端為高電平（假設(shè)B為高電平），則與B相連的PMOS截止，NMOS導(dǎo)通，形成該輸出Y到地的通路，阻斷VCC到Y(jié)的通路，形成一個截止PMOS（無窮大電阻）與導(dǎo)通NMOS（有限的下拉電阻）的分壓電路，因此輸出Y為低電平；若輸入均為低電平，則左右的NMOS都截止，PMOS都導(dǎo)通，形成VCC到Y(jié)的通路，因此輸出為高電平。四輸入異或門電路原理圖如圖4.2。圖4.2四輸入或非門的原理圖4.2四輸入或非門電路仿真使用TSpice對原理圖進行仿真。給四輸入或非門的輸入端加入激勵信號。仿真中高電平為Vdd=5V，低電平為Gnd，并添加輸入輸出延遲時間。進行仿真，輸出波形4.3圖4.3四輸入或非門電路輸入輸出波形圖4.3四輸入或非門的版圖繪制4.3.1NMOS管圖4.3.1NMOS管的版圖4.3.2PMOS管圖4.3.2PMOS的版圖4.3.3輸出端口圖4.3.2輸出端口的版圖4.3.4四輸入或非門用L-Edit版圖繪制軟件對四輸入或非門電路進行版圖繪制，將繪制的cell單元的版圖進行組合，并進行各層的最終連接，便可得到CMOS四輸入或非門的版圖，版圖結(jié)果如圖4.4。進行DRC檢測，檢測是否滿足設(shè)計規(guī)則。如圖4.5。圖4.4四輸入或非門電路版圖圖4.5DRC驗證結(jié)果總結(jié)通過兩周的課程設(shè)計學(xué)習(xí)，綜合運用所學(xué)的知識完成了設(shè)計任務(wù)。使我更進一步熟悉了專業(yè)知識，并深入掌握仿真方法和工具、同時為畢業(yè)設(shè)計打基礎(chǔ)的實踐環(huán)節(jié)。進一步熟悉設(shè)計中使用的主流工具，學(xué)習(xí)了良好的技術(shù)文檔撰寫方法；了解后端設(shè)計；加深綜合對所學(xué)課程基礎(chǔ)知識和基本理論的理解好掌握，培養(yǎng)了綜合運用所學(xué)知識，獨立分析和解決工程技術(shù)問題的能力；培養(yǎng)了在理論計算、制圖、運用標準和規(guī)范、查閱設(shè)計手冊與資料以及應(yīng)用工具等方面的能力，逐步樹立正確的設(shè)計思想。在老師布置好題目后，我仔細進行設(shè)計，通過查閱各種參考書籍，最終把實驗做出來了，達到了老師對本實驗的要求。在這次設(shè)計中我收獲頗豐，首先最直接的收獲就是我鞏固了這節(jié)課所學(xué)的知識，把它運用到實踐中去，并且學(xué)到了許多在課本中所沒有的知識。通過查閱相關(guān)知識，進一步加深對tan