四輸入或非門課程設(shè)計

1、四輸入或非門專項實踐任務書專業(yè)班級:學生姓名:指導教師: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:（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）學習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，圖紙應符合繪圖規(guī)范。時間安排:布

2、置集成電路專項實踐 任務、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。L-EDIT軟件繪制其學習ORCAD軟件，L-EDIT軟件，查閱相關(guān)資料，復習所設(shè)計內(nèi)容的基本理論知識。 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 版圖，完成集成電路專項實踐 報告的撰寫。提交集成電路專項實踐 報告，進行答辯。指導教師簽名:系主任（或責任教師）簽名:目錄摘要 Abstract 1 緒論 2 設(shè)計內(nèi)容及要求 設(shè)計的目的及主要任務 設(shè)計思路 3 軟件介紹 OrCAD 簡介 L-Edit 簡介4 四輸入或非門 四輸入或非門電路結(jié)構(gòu) 四輸入或非門電

3、路仿真 四輸入或非門的版圖繪制NMOS 管 PMOS 管輸出端口 四輸入或非門 總 結(jié) 參考文獻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TSPIC仿真驗證了設(shè)計的正確性。關(guān)鍵詞： 或非門、 L-EDIT、 TSPICE、 CMOSAbstractNOR gate is a very common digital gates, This paper des

4、cribes thedesign verification based on NOR gate circuit design simulation and layout layout MOS tube L-EDIT environment. By forward thinking design from logic design, circuit design, layout design and process design cover starting to realize the circuit indicators clear, functional circuit, then cle

5、ar, then the logical layout of industrial production standards, while the design is verified through simulation TSPICE correctness of the design.Keywords: NOR gate、 L-EDIT、TSPICE、CMOS1 緒論Tanner 集成電路設(shè)計軟件是由 Tanner Research 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 學易用，包括S-Edit T-Spice W-Edit, L-Edit

6、與LVS從電路設(shè)計、分析模擬到電路布局一應俱全。其中的L-Edit版圖編輯器在國內(nèi)應用廣泛，具有很 高知名度。L-Edit Pro是Tanner EDA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，完全可以媲美百萬美元級的IC設(shè)計軟件。L-Edit Pro包含IC設(shè)計編輯器（Layout Editor）、自動布線系統(tǒng)（StandardCell Place & Route）線上設(shè)計規(guī)則檢查器（DRQ、組件特性提取器（DeviceExtractor）、設(shè)計布局與電路 netlist 的比較器（L

7、VS、CMOS Library、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-Edit Pro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)容及要求設(shè)計的目的及主要任務(1) 學習ORCAD軟件

8、，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，并進行相應的設(shè)計、模擬和仿真工作。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OrCAD簡介OrCAD Capture(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，

9、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。Cade nee OrCAD Cap ture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 Cap ture 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 Cap ture提供了完整的、可調(diào)整的原理圖設(shè)計方法，能夠有效應用于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，

10、 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、復雜的PCB FPGA和CPLD PCB改版的原理圖修改，還是用于PCB設(shè)計層次模塊，OrCAD Cap ture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 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， 且可進行噪聲分析、溫度分析、優(yōu)化設(shè)計等復雜的電路特性分析。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

11、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。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)。L-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-Ed

12、it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，貝舊到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

13、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。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導通，形成該輸出Y到地的通路，阻斷 VCC到Y(jié)的通路，形ABcDY000fl100010O'01c00011O'

14、;010000101ft01100011I0100001001O'1010010110110001101O'111Q011110表四輸入或非門的真值表成一個截止PMOS （無窮大電阻）與導通NMOS（有限的下拉電阻）的分壓 電路，因此輸出丫為低電平；若輸入均為低電平，則左右的 NMOS都截止,PMOS都導通，形成VCC到丫的通路，因此輸出為高電平。四輸入異或門電路原理圖如圖。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，輸出波形圖 四輸入或非門電路輸入輸出波

15、形圖四輸入或非門的版圖繪制NMOS 管” J *111 H I L 1 I- I 十 1- - -廣 r 卜和 rL 卜r* - r Fdj r i - - -. I 一產(chǎn)叮t匸二叮5 一三"-2 Vi - L - - 、 r - 1 - _a - f - 鼻- r -氣-p r -J - V"-r - F二產(chǎn)r亠二.，匚 W F h - 廠丄- - 1111 111111 J .3 11 '-HT 4 譯 j L三上# *迴2 I vt.A匸"二迂冷二 尸匸 L WF- <r.怪廠"b b -A" 于亠WG嚴拆V Vf F r

16、T-J - - - 二二江二二=5-I 二二 5-1 二 -*卡叫"屮“ 下 _-十 - , 一，；. .，,.二誇，討 一.一?. "】，.圖 NMOS管的版圖PMOS 管燼MO®通隱 1 I I II 11/11 r I4BB IT I 1 lrBI-IBIIBF 4 I f I & Q J Jl-tV 227二丁二耐二7;戈二 才：匸習二次二噥 ;鋌 rm 力工"h- J 、%".- 2 電.-!譏.- J %X “ F.-.-靄.-.>.- Fu.譏論.VY址F"二孟"如賽如F巾綸PFLIyF才蠱初 P

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22、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。進行DRC檢測，檢測是否滿足設(shè)計規(guī)則。如圖。42宅圖四輸入或非門電路版圖圖 DRC驗證結(jié)果通過兩周的課程設(shè)計學習，綜合運用所學的知識完成了設(shè)計任務。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，學習了良好的技 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)