1、實驗報告課程名稱集成電路CAD實驗項目名稱基本門電路的設計、仿真與版圖實驗類型綜合性實驗實驗學時4班級學號姓名指導教師實驗室名稱微電子實驗室實驗時間實驗成績預習部分實驗過程 表現實驗報告 部分總成績教師簽字日期哈爾濱工程大學教務處制實驗二 D 觸發器的設計和仿真一、實驗目的1、學習模擬數字電路單元的基本設計方法。2、學習Cade nee工具下電路設計的基本操作和方法。3、學習 Sprectre 工具的仿真操作方法。二、實驗內容本實驗通過設計一個異步清零的 D觸發器電路學習Cade nee工具 下電路的設計和仿真方法。實驗內容包括：完成反相器、與非門、傳 輸門電路的設計和仿真驗證；完成各個單元電

2、路 symbol 的建立；利 用建立的單元電路symbol完成D觸發器電路的設計和仿真；分析仿 真結果。該電路設計采用上華CSMC0.5umCMQS藝設計，工作電壓5V。三、實驗步驟1、登陸到UNIX系統。在登陸界面，輸入用戶名和密碼，用戶名和密碼都為學生學號。2、Cade nee 的啟動。啟動Cade nee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 iefb,ieea 等，也可以單獨啟動單個工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

3、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。執行Add-Wire，將需要連接的部分用線連接起 來。(4) 添加管腳。執行Add-Pin和直接點p，彈出添加管腳界面。( 5)添加線名。為設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，設置直流電壓5V。(6)

4、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 )啟動模擬仿真環境。在 comparator schematic 窗口，選擇 Tools-A nalog En viro nment，彈出模擬仿真環境界面。( 2 ) 選 擇 仿 真 器 。 在 仿 真 窗 口 ， 選 擇 Setup-Simulator/Directory/Host，設置仿真器為 spectre 然后點擊 0K。( 3)設置模型庫。4)設置分析類型。在仿真窗口，點擊 ChooseAnalyses 按鈕， 彈出 Choos

5、eAnalyses 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仿真，所以選擇tran,時間設為3um。(5)設置設計變量，在仿真窗口中，點擊 Edit Variables 按鈕， 彈出變量設置窗口， 點擊 Copy From 按鈕， 整個設計本掃描一遍， 設 計中的各個變量被列出來。(6) 創建網表。選擇Simulation-Netlist-Create,產生了該設計的 網表。(7) 設置波形顯示工具。Cade nee中有兩種波形顯示工具：AWD 和waveseane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 waveseane

6、。( 8)選擇輸出結果顯示信號。(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 一系列仿真信息，另外會彈出一個Spectre輸出窗口。仿真結束會自動彈出波形顯示窗口。( 10)觀察波形，看是否滿足設計要求。 重復以上步驟完成反相器、傳輸門、與非門和 D 觸發器電路的 設計和仿真。四、實驗結果1. 首先從最基本的非門電路做起，主要由一個pmos管與nmos管組成。下面分別是其電路圖、符號圖、仿真圖。(1).反相器電路圖(2).反相器符號圖Sel:UVirtuoso* Symbol Editing：

7、2012084112 inv symbolVlnduw BfllOietk OptkMi-Sinsta ncePl nme(3) 反相器化簡符號圖(3) 反相器仿真圖2. 做的第二個電路是與非門電路，它的構造相對復雜一點，是由兩個 pmos管與兩個nmos管組成，下面是它的電路圖、符號圖、仿真圖。（1）.與非門電路圖T-jUM FwiIH汙0Un-2 5uVirfucKO* Schematic Editing-： yqd yurameFi schematic4IM: riHlS Deldgti hriuw Edll AtlM OiECk 占性藝1 Dpbd河V- lr-v2=J fcr-f-h

8、imtomue 1: schSintfleSifiliMnt JiinstcneeName-npUtnpi.it lpartMamecutout (3).與非門仿真圖3做的第三個電路圖是傳輸們電路， 傳輸門(TG)就是一種傳輸模擬信號的模擬開關。CMOS傳輸門由一個P溝道和一個N溝道增強 型MOSFET并聯而成，下面是它的電路圖、符號圖yndl(2)傳輸們符號圖4. D觸發器電路的構造比較復雜，它是非門、與非門、傳輸門的綜合應用，D觸發器該觸發器由6個與非門組成，D觸發器也稱為維持 -阻塞邊沿D觸發器。下面是它的電路圖、符號圖、仿真圖、版圖。(1).D觸發器電路圖(2) 仿真結果If(3) .

9、D觸發器的子電路版圖賽*!畫(4).完整D觸發器的版圖(F)冊如H1ugn VAiidow Oeate Ciit Verify CtMinectlfvity 0)jlions Routing Asura OplimizeVirtuoso* Layout Editing: 201 2034112 shiyanS五、實驗結果分析1. 非門電路：從仿真結果來看，給予電路一定的信號后電路的輸入與 輸出結果是相反的，當輸入為1時輸出為0,輸入為0時輸出為1雖 然波形有一些失真，但不影響實驗結果。非門的真值表輸入A輸岀Y01102. 與非門電路：對與非門電路進行仿真操作，由波形可以看到，兩端 的輸入都為1

10、，或者有一端為1時，輸出信號為0，當兩端輸入都為 0時輸出的結果為1.與非門可以看作是 與門和非門的疊加。與非門真值表ABY001011101110邏輯表達式：丫=(A B)=A+B3. 傳輸門：MOSFET的輸出特性在原點附近呈線性對稱關系，因而 它們常用作模擬開關。在數字邏輯電路設計中，傳輸門左端為輸入， 右端為輸出，上端C反、下端C為控制端，當C反為0, C為1時 TG門開通，此時右端輸出out二左端輸入in。4. D觸發器：D觸發器該觸發器由6個與非門組成，其中G1和G2 構成基本RS觸發器。電平觸發的主從觸發器工作時，必須在正跳沿 前加入輸入信號。如果在CP高電平期間輸入端出現干擾信號， 那么 就有可能使觸發器的狀態出錯。而邊沿觸發器允許在CP觸發沿來到 前一瞬間加入輸入信號。邊沿 D觸發器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發