集成電路設(shè)計(jì)第2章

1、第2章電路圖編輯器的初步使用Virtuoso 原理圖編輯器是Virtuoso 全定制設(shè)計(jì)平臺(tái)的設(shè)計(jì)合成環(huán)境，提供一個(gè)廣泛的工具集用于全定制集成電路設(shè)計(jì)輸入。從使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的語言表示來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，如Verilog、VHDL 以及C 等，到最終的晶體管級(jí)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)， Virtuoso 原理圖編輯器幫助你實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的每一步。通過反相器的電路圖來熟悉電路圖編輯器的基本操作方法。2.1電路圖編輯器介紹 進(jìn)入電路圖編輯器選擇CIW中的【File】>【New】>【Cell View】 選擇【Library name:】 輸入【cell name:】inverter，也可以輸入自己需要輸?shù)拿?，然后選

2、擇【Tool】【Composer-schematic】，這時(shí)【View name】自動(dòng)變?yōu)? 【schematic】按【OK】進(jìn)入schematic editor。圖2.1 進(jìn)入電路圖編輯器在電路設(shè)計(jì)的過程中，模擬電路的設(shè)計(jì)主要是依靠電路圖編輯器(Schematic Editor)完成。電路圖編輯器可以通過在CIW 或者設(shè)計(jì)庫管理器中新建或者打開單元的電路圖“View” (schematic)。下面介紹電路圖編輯器的使用方法。打開其基本界面如圖2.2所示。電路編輯器界面主要包括狀態(tài)欄、菜單、工具欄、工作區(qū)、鼠標(biāo)命令欄、提示欄組成。狀態(tài)欄：如圖，界面標(biāo)題之下的第一行是狀態(tài)欄，內(nèi)容包括正在運(yùn)行的命

3、令、選定的器件數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、仿真溫度和仿真器類型。菜單欄，工具欄：分別位于狀態(tài)欄下方和屏幕的左邊緣，里面的選項(xiàng)是電路設(shè)計(jì)中的命令。工作區(qū)：就是圖中黑色的部分，是實(shí)際用來繪制電路圖的部分。鼠標(biāo)命令：提示鼠標(biāo)的左中右鍵分別對(duì)應(yīng)的命令。提示：顯示的是當(dāng)前命令的提示信息。圖2.2電路圖編輯器2.1.2常用命令在一般電路設(shè)計(jì)中常用的命令一般有以下幾個(gè)：1 添加器件：調(diào)用方法：快捷鍵“i”或選菜單欄【AddInstance】或按鈕界面： 圖2.3 AddInstance在【Library】和【 Cell】欄輸入需要引用的單元，也可以點(diǎn)擊【Browse】按鈕，打開一個(gè)設(shè)計(jì)庫瀏覽器，從中選擇希望引用的器件或者

4、單元。輸入器件類型之后，窗口中將會(huì)出現(xiàn)一些器件的初始參數(shù)設(shè)置。可以在其中直接輸入需要的器件參數(shù)，其界面如下圖所示。圖2.4 AddInstance 界面這時(shí)將指針指向電路編輯器的工作區(qū)將會(huì)有器件的符號(hào)跟隨指針移動(dòng)。點(diǎn)擊按鈕【 Rotate】、【Sideways】、【Upside Down】則在工作區(qū)中顯示的器件符號(hào)會(huì)相應(yīng)旋轉(zhuǎn)/水平反轉(zhuǎn)/垂直反轉(zhuǎn)。這時(shí)在工作區(qū)單擊，器件最終位置將被確定，符號(hào)成為一個(gè)器件的實(shí)例。在工作區(qū)單擊之前，如果在【Array】欄的【Rows】、【Columns】文本框中填入大于1的數(shù)字則最后加入的將是一個(gè)指定器件的陣列。陣列中每個(gè)實(shí)例的參數(shù)都是對(duì)話框中的指定值。注意：添加時(shí)

5、只能添加器件的符號(hào)視圖（Symbol View）。2添加連接線調(diào)用方法有以下幾種：快捷鍵：w/W 分別是細(xì)線/粗線；菜單：細(xì)線、粗線分別是 AddÆWire (Narrow) 和 AddÆWire (Wide)；按鈕：細(xì)線、粗線分別是和調(diào)用命令后，在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)左鍵確定連線的第一個(gè)端點(diǎn)，然后拖動(dòng)鼠標(biāo)，將看到連線的走線方式。此時(shí)點(diǎn)擊右鍵，可以在不同的走線方式之間切換；再次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，確定第二個(gè)端點(diǎn)，連接線被確定。在確定第二個(gè)端點(diǎn)之前，如果按 F3 鍵會(huì)調(diào)出詳細(xì)設(shè)置如圖 1.21 所示的對(duì)話框。其中可以設(shè)置走線方式、鎖定角度、線寬、顏色、線型這幾個(gè)選項(xiàng)。注意細(xì)線和粗線的區(qū)別

6、是細(xì)線的線寬為0，而粗線為 0.0625。圖2.5 AddÆWire3 添加端口調(diào)用方法：快捷鍵：p 表示 pin；菜單：AddPin；按鈕：調(diào)用該命令后，將顯示如圖所示的對(duì)話框。根據(jù)對(duì)話框中的提示，可以選擇端口的名稱、類型、是否總線、用途、放置方法。圖2.6 AddPin4添加標(biāo)簽(Label) 調(diào)用方法：快捷鍵：l；菜單：Add wire Label；按鈕：調(diào)用命令之后，顯示如圖 1.23 所示的選項(xiàng)對(duì)話框。輸入標(biāo)簽名字之后，如果將鼠標(biāo)指向電路圖，則會(huì)出現(xiàn)隨鼠標(biāo)移動(dòng)的標(biāo)簽；鼠標(biāo)點(diǎn)擊后標(biāo)簽位置被確定。如果標(biāo)簽被放置在連線上，則該連線會(huì)被用標(biāo)簽的名字命名。圖2.7Add wire L

7、abel5移動(dòng)、拷貝器件這里有 3 種類似的命令： 1拷貝(Copy)，將選定部分復(fù)制；2拖動(dòng)(Stretch)，移動(dòng)選定部分，該部分與電路其他部分保持連接；3移動(dòng)(Move)，移動(dòng)選定部分，該部分與其余部分不保持連接。調(diào)用命令：快捷鍵：c/m/M 分別表示拷貝/拖動(dòng)/移動(dòng)菜單：EditÆCopy / Stretch / Move 分別是拷貝/拖動(dòng)/移動(dòng)按鈕：拷貝；拖動(dòng)操作三個(gè)命令基本相同：首先選定需要操作的電路部分，包括器件、連線、標(biāo)簽、端口等；然后調(diào)用命令；這時(shí)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵確定基準(zhǔn)點(diǎn)；這時(shí)移動(dòng)鼠標(biāo)發(fā)現(xiàn)選定部分隨鼠標(biāo)指針移動(dòng)，移動(dòng)量相當(dāng)于基準(zhǔn)點(diǎn)到現(xiàn)在指針?biāo)邳c(diǎn)之間的距離；再次點(diǎn)擊鼠

8、標(biāo)左鍵放下選定的電路或者按 ESC 鍵取消。在確定基準(zhǔn)點(diǎn)之后，拖動(dòng)的過程中，可以點(diǎn)擊 F3 鍵選擇詳細(xì)屬性，其界面如圖所示。圖2.8移動(dòng)、拷貝、拖動(dòng)器件3個(gè)命令中都有旋轉(zhuǎn)、鏡像、鎖定移動(dòng)方向的選項(xiàng)；另外，在拷貝的【Array】選項(xiàng)中可以設(shè)定為將選定部分復(fù)制為陣列形式；而在拖動(dòng)的選項(xiàng)中可以選擇選定部分與其它部分的連接線的走線方式。單擊操作對(duì)象，該對(duì)象就會(huì)粘到鼠標(biāo)指針上，如果想把幾個(gè)對(duì)象作為一個(gè)整體一起移動(dòng)，則要先選中所有操作對(duì)象；再次單擊一下鼠標(biāo)，放置對(duì)象。注意：可以用鼠標(biāo)在工作區(qū)框選電路的一部分；按住【Shift】鍵框選表示追加部分；按住【Ctrl】鍵框選表示排除部分；可在同一個(gè) icfb 中

9、打開的不同電路圖之間使用拷貝和移動(dòng)命令；拖動(dòng)命令只能在當(dāng)前電路中進(jìn)行。6刪除器件調(diào)用方式：鍵盤：del 鍵；菜單：EditÆDelete 選擇電路的一部分后調(diào)用刪除命令，選定部分將被刪除7修改器件屬性調(diào)用方法：鍵盤：q 鍵；菜單：EditÆPropertiesÆObjects；按鈕：選定電路的一部分，然后調(diào)用該命令，則會(huì)出現(xiàn)屬性對(duì)話框，如圖所示。圖2.9 修改器件屬性在【Apply To】(應(yīng)用于)欄的第一個(gè)下拉菜單中可以選擇設(shè)置應(yīng)用范圍，是只修改當(dāng)前器件【only current】還是應(yīng)用于所有選定器件【all selected】；第二個(gè)下拉菜單可以選定需要修改

10、的元素類型，是設(shè)置器件實(shí)例【instance】還是連接線【wire segment】。根據(jù)元素的屬性有不同的選項(xiàng)。按需要進(jìn)行修改即可。8 放大、縮小、適合屏幕鍵盤：鍵、鍵、f 鍵分別表示縮小、放大、適合屏幕菜單：【W(wǎng)indowÆZoom】>【Zoom out by 2 】/【 Zoom in by 2 】縮小、放大【W(wǎng)indowÆFit 】適合屏幕按鈕：分別是縮小、放大。9下降層次和回退可以通過這幾個(gè)命令在相互引用的母、子模塊之間切換。這里有 3 個(gè)命令下降編輯，用編輯模式進(jìn)入一個(gè)子模塊（如果沒有足夠的權(quán)限會(huì)自動(dòng)改為只讀模式）；下降只讀，用只讀模式進(jìn)入一個(gè)子模塊?；赝?/p>

11、，如果下降到了子模塊中，可以用這個(gè)命令回到上一層。調(diào)用鍵盤：E/e/Ctrl+E 分別是編輯、只讀、回退菜單：DesignÆhierachyÆDescend Edit / Descend Read / Return分別是編輯/只讀/回退10 保存有幾種保存的方式：保存(Save)、檢查完整性并保存(Check & Save)、另存(Save As) 調(diào)用方法鍵盤：S / X / Ctrl+s 鍵分別是保存、檢查并保存、另存菜單：DesignÆSave / Check and Save / Save As 分別是保存、檢查保存、另存。按鈕：分別是保存、檢查并

12、保存。注意：電路仿真中經(jīng)常依靠電路圖編輯器的檢查功能查找一些明顯的錯(cuò)誤，所以一般應(yīng)該使用檢查并保存選項(xiàng)，而不要強(qiáng)行保存。11撤銷和重做只支持最近一次操作的撤銷和重做。調(diào)用方法鍵盤：u / U 鍵分別是撤銷和重做菜單：EditÆUndo / Redo 分別是撤銷和重做按鈕：分別是撤銷和重做命令2.1.3常用標(biāo)準(zhǔn)器件Cadence IC 軟件中自帶有一些標(biāo)準(zhǔn)的器件。這些器件在電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到，這些器件都存放在“analogLib“中。如果找不到這個(gè)“Libaray“，則應(yīng)該按前面介紹的方法加入這個(gè)庫。1 gnd： 在電路中表示 0 電位，和它相連的線線名為 gnd，沒有設(shè)置參數(shù)。2 v

13、dd; 和它相連的線線名為 vdd。這個(gè)器件只用來標(biāo)示等電位，而不是電源。3 vdc/idc:直流電壓/電流源，用于為電路提供直流電壓/電流。同時(shí)還可以提供交流電流，在 AC 分析中使用。4 vpulse:時(shí)變電流源，在 DC 分析中可以輸出固定的 DC 電壓，AC 分析中可以輸出固定的 AC 電壓，在瞬態(tài)分析中可以生成不同占空比的方波、三角波、梯形波、鋸齒波。5 nmos / pmos / pnp :通用 4 端口 NMOS 管 / PMOS 管 / PNP 三極管注意，在模型名稱(Model Name)一欄需要根據(jù)不同的工藝庫(Model Library)中的定義來指定。6 res / c

14、ap / ind: 這三個(gè)器件分別是電阻、電容、電感。如果進(jìn)行簡(jiǎn)單仿真，這些器件參數(shù)設(shè)置中不需要指定模型名稱，這是這些器件將表現(xiàn)為理想器件。如果需要根據(jù)工藝詳細(xì)仿真，則可以調(diào)用工藝中的相應(yīng)的器件。2.2 反相器電路圖的畫法1新建一個(gè)cell，用來制作反相器,在CIW 中選菜單項(xiàng)FileNew à Cellview ,出現(xiàn)“Create New File”對(duì)話框，如圖所示填寫、選擇相應(yīng)的選項(xiàng)，點(diǎn)擊OK按鈕，進(jìn)入原理圖編輯器virtuoso schematic editor界面。圖2.10 生成反相器的文件2電路圖輸入利用【Add-instance】添加元件，添加一個(gè)pmos圖2.11

15、添加pmos點(diǎn)擊Browse按鈕，進(jìn)入器件選擇對(duì)話框，選中相應(yīng)的pmos器件的symbol 后，點(diǎn)擊close按鈕關(guān)閉該library browser對(duì)話框。隨后出現(xiàn) pmos器件參數(shù)表，如圖所示，按照設(shè)計(jì)要求添上相應(yīng)的參數(shù)。當(dāng)然該表亦可直接填寫。圖2.12 修改器件屬性點(diǎn)擊圖2.12的Hide 按鈕，在原理圖編輯器中出現(xiàn)隨鼠標(biāo)移動(dòng)的pmos 管的symbol ，放置到相應(yīng)的位置即可，如下圖所示。圖2.13 pmos器件擺放器件放置后，按鍵盤的Esc 鍵可退出當(dāng)前命令（pmos 管選擇）。同理選擇nmos管并按設(shè)計(jì)要求設(shè)置參數(shù).圖2.14 生成nmos3 加Wire、Wirename、pin單

16、擊【wire(narrow)】按鈕，鼠標(biāo)單擊選中起始點(diǎn)；再點(diǎn)擊鼠標(biāo)選中第二點(diǎn)；雙擊畫出終點(diǎn)；【W(wǎng)ire(wide)】的繪制方法與此相同，二者無本質(zhì)區(qū)別。點(diǎn)擊【wire name】按鈕，輸入節(jié)點(diǎn)名，點(diǎn)擊目標(biāo)wire，放置?！網(wǎng)ire name】相當(dāng)于給節(jié)點(diǎn)命名，同名節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是一個(gè)電氣節(jié)點(diǎn)。加Pin的方法與這個(gè)類似，如下圖所示，注意pin的方向和類型。圖2.15 加線和pin5 連線生成以后進(jìn)行連線，添加IO口之后得到如下圖圖2.16 反相器電路圖6保存點(diǎn)擊【check&save】按鈕錯(cuò)誤內(nèi)容：CIW窗口會(huì)顯示錯(cuò)誤說明。常見的錯(cuò)誤有： 節(jié)點(diǎn)懸空、 輸出短路、 輸入開路等，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)修改。7自動(dòng)創(chuàng)建symbol選擇【COMPOSER】的菜單：【Design】>【