付恒(2013084104)—D觸發(fā)器的設(shè)計和仿真

1、集成電路CAD班級：2013級0841班學(xué)號：2013084104姓名：付恒教師：劉云濤成績：日期：2016/4/30實驗一、D觸發(fā)器的設(shè)計和仿真一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)模擬數(shù)字電路單元的基本設(shè)計方法。2、學(xué)習(xí)Cadence工具下電路設(shè)計的基本操作和方法。3、學(xué)習(xí)Sprectre工具的仿真操作方法。二、實驗內(nèi)容本實驗通過設(shè)計一個異步清零的D觸發(fā)器電路學(xué)習(xí)Cadence工具下電路的設(shè)計和仿真方法。實驗內(nèi)容包括：完成反相器、與非門、傳輸門電路的設(shè)計和仿真驗證；完成各個單元電路symbol的建立；利用建立的單元電路symbol完成D觸發(fā)器電路的設(shè)計和仿真；分析仿真結(jié)果。該電路設(shè)計采用上華CSMC0.5u

2、mCMOS工藝設(shè)計，工作電壓5V。三、實驗步驟1、登陸到UNIX系統(tǒng)。在登陸界面，輸入用戶名和密碼，用戶名和密碼都為學(xué)生學(xué)號。2、Cadence的啟動。啟動Cadence軟件的命令有很多，不同的啟動命令可以啟動不同的工具集，常用的啟動命令有icfb,icca等，也可以單獨啟動單個工具。3、原理圖的輸入。（1）Composer的啟動。在CIW窗口新建一個單元的Schematic視圖。（2）添加器件。在comparator schematic窗口點擊Add-Instance或者直接點i,就可以選擇所需的器件。（3）添加連線。執(zhí)行Add-Wire，將需要連接的部分用線連接起來。（4）添加管腳。執(zhí)行A

3、dd-Pin和直接點p，彈出添加管腳界面。（5）添加線名。為設(shè)計中某些連線添加有意義的名稱有助于在波形顯示窗口中顯出該條線的信號名稱，也可以幫助檢查電路錯誤。點擊Add-Wire Name，彈出新窗口，為輸入輸出線添加名稱。為四端的MOS器件的襯底添加名稱vdd！或gnd！，其中！表示全局變量。（6）添加電源信號。選擇Vdd和Gnd的symbol各一個，在兩個symbol之間連接一個vdc，設(shè)置直流電壓5V。（6）保存并檢查。點擊schematic窗口上的Check and Save按鈕，察看是否有警告或者錯誤。如果有，察看CIW窗口的提示。4、電路仿真。（1）啟動模擬仿真環(huán)境。在compar

4、ator schematic窗口，選擇Tools-Analog Environment，彈出模擬仿真環(huán)境界面。（2）選擇仿真器。在仿真窗口，選擇Setup-Simulator/Directory/Host，設(shè)置仿真器為spectre，然后點擊OK。（3）設(shè)置模型庫。（4）設(shè)置分析類型。在仿真窗口，點擊Choose Analyses按鈕，彈出Choose Analyses窗口，該窗口中列出了各種仿真類型，在本實驗中只需進行瞬態(tài)仿真，所以選擇tran，時間設(shè)為3um。（5）設(shè)置設(shè)計變量，在仿真窗口中，點擊Edit Variables 按鈕，彈出變量設(shè)置窗口，點擊Copy From按鈕，整個設(shè)計本掃

5、描一遍，設(shè)計中的各個變量被列出來。（6）創(chuàng)建網(wǎng)表。選擇Simulation-Netlist-Create，產(chǎn)生了該設(shè)計的網(wǎng)表。（7）設(shè)置波形顯示工具。Cadence中有兩種波形顯示工具：AWD和wavescane，在仿真窗口選擇Session-assign，在彈出的窗口中可以選擇波形顯示工具為AWD或wavescane。（8）選擇輸出結(jié)果顯示信號。（9）進行仿真。選擇Simulation-Run，或者直接點擊仿真窗口右下角的Run按鈕來啟動仿真，仿真開始過程中，在CIW窗口會出現(xiàn)一系列仿真信息，另外會彈出一個Spectre輸出窗口。仿真結(jié)束會自動彈出波形顯示窗口。 （10）觀察波形，看是否滿足

6、設(shè)計要求。重復(fù)以上步驟完成反相器、傳輸門、與非門和D觸發(fā)器電路的設(shè)計和仿真。四、電路圖及實驗結(jié)果1、反相器可見仿真波形符合預(yù)期結(jié)果2、與非門可見仿真波形符合預(yù)期結(jié)果3、D觸發(fā)器可見仿真波形符合預(yù)期結(jié)果五、實驗結(jié)果分析由波形圖可見，CLR 高電平時，D觸發(fā)器正常工作。D低電平時，CLK上升沿，Q變成低電平。D高電平時，CLK上升沿，Q變成高電平。Q與Q的值相反。CLR為低電平時，Q為高電平，Q為低電平實驗二、帶異步清零的邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器版圖設(shè)計一、實驗?zāi)康?1、學(xué)習(xí)Cadence工具下電路設(shè)計的基本操作和方法。2、學(xué)習(xí)Layout Editor工具下版圖設(shè)計的基本操作和方法。3、學(xué)習(xí)Dracul

7、a工具的版圖驗證方法。二、實驗內(nèi)容本實驗通過反相器、與非門和D觸發(fā)器的版圖設(shè)計學(xué)習(xí)使用Cadence Layout Editor工具進行版圖設(shè)計驗證的操作和方法。實驗內(nèi)容包括：使用Cadence Layout Editor完成反相器和與非門版圖的繪制；完成D觸發(fā)器版圖繪制，使用Dracula工具完成版圖驗證。本實驗采用CSMC0.5um CMOS工藝設(shè)計。三、實驗步驟（1）工藝庫的生成。點擊CIW中的File菜單選擇其中的New項中的Library項，在彈出窗口的Name項中輸入所需的名字，點擊ok，在彈出的對話框中輸入編好的技術(shù)文件名my.tf，點擊ok。（2）連接設(shè)計庫到工藝庫。（3）啟動

8、版圖設(shè)計工具Vituoso Layout Editor。有很多種方法自動版圖大師，最簡單的辦法是通過CIW打開或者新建一個單元的版圖視圖，這樣就會自動啟動版圖大師。（4）從LSW窗口中選擇所需的層，在顯示部分完成反相器和與非門版圖繪制。SN低壓管畫法見下圖：SPGTLVTO_M1A1TOTB低壓P管SPLVTO_M1A1GTTOSN低壓N管3、版圖驗證（1）導(dǎo)出版圖：在CIW窗口中，F(xiàn)ile->export->stream, library browser找到要檢查的Layout，Run direction: ./dracula.(dracula文件夾要放在當(dāng)前工作庫下)，outp

9、ut：文件名.gds；options: case sensitivity->preserve；user defined data: geometry，Layer Map Table，輸入map文件的路徑。（2）修改drc文件：在終端里運行，cd dracula；vi drc.rul 修改dracula文件夾里的drc.rul文件，indisk=文件名.gds，primary=文件名, program-dir前加分號； （3）運行drc：輸入PDRACULA); :/get drc.rul; :/finish; : ./（./表示運行本路徑下的該執(zhí)行文件）。（4）查找錯誤：回到版圖文件，Tools->Dracula Interactive, DRC->setup, 路徑輸入./dracula。出現(xiàn)錯誤后，點中錯誤，然后Fix current error，可看到錯誤的具體位置。 DRC里quit后，根據(jù)錯誤對版圖進行修改，然后再導(dǎo)出gds文件，最后到終端再運行P(或PDRACULA); :/g drc.rul；:/fi；: (或/)。四、實驗結(jié)果1，反相器版圖2，與非門版圖 3，傳輸門版圖 4，D觸發(fā)器版圖5、 實驗總結(jié) 經(jīng)過本次試驗，我對版圖的了解更加深入，并通過實踐親手畫出了反相器、與非門等基本小模塊，并順利