1、 課程設計任務書學生姓名： 專業班級： 電子1102班 指導教師： 工作單位： 信息工程學院 題 目: Bi-mos邏輯與非門電路初始條件： 計算機、ORCAD軟件，L-EDIT軟件。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設計工作量：2周2、技術要求：（1）學習ORCAD軟件，L-EDIT軟件。（2）設計一個Bi-mos邏輯與非門電路電路。（3）利用ORCAD軟件，L-EDIT軟件對該電路進行系統設計、電路設計和版圖設計，并進行相應的設計、模擬和仿真工作。3、查閱至少5篇參考文獻。按要求撰寫設計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應符合繪圖規范。時

2、間安排：2014.12.29布置課程設計任務、選題；講解課程設計具體實施計劃與課程設計報告格式的要求；課程設計答疑事項。2014.12.29-12.31學習ORCAD軟件，L-EDIT軟件，查閱相關資料，復習所設計內容的基本理論知識。2015.1.1-1.8對半加器電路進行設計仿真工作，完成課設報告的撰寫。2015.1.9 提交課程設計報告，進行答辯。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日目錄目錄2摘要IAbstractII1 與非門的設計11.1 與非門介紹11.2 與非門邏輯符號12 軟件介紹22.1 OrCAD簡介22.2 L-Edit簡介23 Bi-mos邏輯

3、與非門電路的設計34 Bi-mos電路的版圖設計64.1 版圖設計的目標64.2 Bi-mos電路版圖設計64.2.1 PMOS單元的繪制64.2.2 NMOS單元的繪制74.2.3 新增PMOS襯底接觸點單元的繪制84.2.4 新增NMOS襯底接觸點單元94.2.5 沉底接觸點單元和MOS單元的連接94.2.6 三極管的繪制104.2.7 Bi-cmos電路的繪制105 心得與體會12摘要 Bi-mos邏輯與非門電路由于工藝技術的進步以及功耗低、穩定性高、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境溫度和電源電壓等一系列優點，成為現在設計的主流技術。在Bi-mos邏輯與非門電路

4、設計中，與非電路的設計與應用是非常重要的。設計者可以根據芯片的不同功能和要求采用各種不同結構的與非電路，從而實現電路的最優化設計。本文介紹了用ORCAD軟件，L-EDIT軟件來繪制Bi-mos邏輯與非門電路的方法步驟，以及版圖等相關容。主要包括Bi-mos邏輯與非門電路的原理、ORCAD軟件，L-EDIT軟件的介紹、用ORCAD軟件，L-EDIT軟件搭建電路和進行電路仿真以及繪制版圖的具體步驟等內容。關鍵詞：Bi-mos邏輯與非門電路、ORCAD軟件、L-EDIT軟件、仿真Abstract Bi - nand gate MOS logic circuit due to the progress

5、 of technology and low power consumption, high stability, strong anti-interference, noise tolerance, can be reduced proportion, and can adapt to a wide temperature and supply voltage and a series of advantages, and is now the mainstream technology of the design.In the Bi - nand gate MOS logic circui

6、t design, and the circuit design and application is very important.Designer can according to the different features and requirements of the chip used in a variety of different structure and the circuit, so as to realize the optimization of circuit design. With ORCAD software has been introduced in t

7、his paper, L - EDIT software to map the Bi - nand gate MOS logic circuit method step, and landscape, etc.Mainly includes the Bi - nand gate MOS logic circuit principle, ORCAD software, the introduction of L - EDIT software, with ORCAD software, L - EDIT software to build circuit and circuit simulati

8、on and detailed step of landscape, etc.Keywords: Bi - nand gate MOS logic circuit、ORCAD software, L - EDIT software、SimulationI1 與非門的設計1.1 與非門介紹與非門是數字電路的一種基本邏輯電路。與非門是與門和非門的結合，先進行與運算，再進行非運算。若當輸入均為高電平1，則輸出為低電平0；若輸入中至少有一個為低電平0，則輸出為高電平1。與非門可以看作是與門和非門的疊加。簡單說，與非與非，就是先與后非。與非門真值表如表1所示。 表1 與非門真值表ABY0010

9、11101110邏輯表達式為。1.2 與非門邏輯符號圖1即為與非門的邏輯符號。圖1 與非門的邏輯符號2 軟件介紹2.1 OrCAD簡介OrCAD Capture 即為Capture。利用Capture軟件，能夠實現繪制電路原理圖以及為制作PCB和可編程的邏輯設計提供連續性的仿真信息。Cadence OrCAD Capture是一款多功能的PCB原理圖輸入工具。OrCAD Capture CIS具有功能強大的元件信息系統，可以在線和集中管理元件數據庫，從而大幅提升電路設計的效率，提供了完整的、可調整的原理圖設計方法，能夠有效應用于PCB的設計創建、管理和重用。不管是用于設計模擬電路、復雜的PCB

10、、FPGA和CPLD、PCB改版的原理圖修改，還是用于設計層次模塊，OrCAD Capture都能為設計師提供快速的設計輸入工具。此外，OrCAD Capture原理圖輸入技術讓設計師可以隨時輸入、修改和檢驗PCB設計。2.2 L-Edit簡介 Tanner Tools Pro是一套集成電路設計軟件，包含S-Edit, T-Spice, W-Edit, L-Edit 與LVS。Tanner Pro 的設計流程很簡單。將要設計的電路先以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，如果模擬結果有錯誤，則回到S-Edit檢查電

11、路圖，如果T-Spice模擬結果無誤，則以L-Edit進行布局圖設計。用L-Edit進行布局圖設計后要以DRC功能做設計規則檢查，若違反設計規則，再將布局圖進行修改直到設計規則檢查無誤為止。將驗證過的布局圖轉化成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文件與布局圖轉化的SPICE文件進行對比，若對比結果不相等，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。3 Bi-mos邏輯與非門電路的設計 Bi-mos電路即為

12、在MOS電路的基礎上加以改進，增加輸出推動級，構成雙極型三極管與MOS管混合電路結構的或非門電路，簡稱Bi-MOS電路。其結構特點是電路的邏輯功能部分采用COMS電路結構，可以保留COMS門電路低功耗的工作特點，而邏輯門電路的輸出級則采用雙極型三極管組成互補輸出電路，降低電路的輸出電阻，從而提高電路的工作速度，尤其負載是電容負載的情況。圖2即為在orcad上繪制的Bi-mos電路圖。 圖2 Bi-mos電路圖此電路圖由2個PMOS管和5個NMOS構成，兩個時鐘輸入以及一個輸出。在菜單欄中選擇PSpice中的run進行電路仿真。如圖3所示。圖3 電路仿真運行出現界面如圖4所示。圖4 電路仿真點擊

13、菜單欄Trace中的Add Trace出現如圖5所示界面。選擇V(OUT)作為輸出，選擇V(T1g)和V(T2g)作為兩個輸入。點擊ok即可進行仿真。圖5 輸入輸出設置仿真結果如圖6所示，其中有兩個上面的輸入，一個下面的為輸出。圖6 仿真圖 由仿真圖可以看出，符合與非門的邏輯表達式。4 Bi-mos電路的版圖設計4.1 版圖設計的目標版圖是集成電路從設計走向制造的橋梁，它包含了集成電路尺寸、各層拓撲定義等器件相關的物理信息數據。版圖設計是創建工程制圖的精確的物理描述過程，即定義各工藝層圖形的形狀、尺寸以及不同工藝層的相對位置的過程。其設計目標有以下三方面： 滿足電路功能、性能指標、質量要求；

14、盡可能節省面積，以提高集成度，降低成本； 盡可能縮短連線，以減少復雜度，縮短延時，改善可能性。4.2 Bi-mos電路版圖設計 在Bi-mos電路中，有兩個PMOS管和五個NMOS管以及兩個三極管。所以在繪制的版圖中，具有三個子文件和一個總文件。 4.2.1 PMOS單元的繪制 繪制PMOS時，要進行圖層的設置：在Layers面板的下拉列表中選取圖層。PMOS版圖需要用到N Well、Active、N Select、P select、Ploy、Matal1、Matal2、Active Contact、Via等圖層。在Layers面板的下拉列表中選取N Well選項，再從Drawing工具欄中選

15、擇按鈕，在Cell0編輯窗口畫出橫向24格縱向15格的方形即為N Well。在Cell0編輯窗口的N Well中畫出橫向14格縱向5格的方形Active區，依次畫出橫向18格，縱向9格的P Select區，長為2個柵格、寬為7個柵格的矩形POLY區。橫向2格、縱向2格的方形Active Contact區，橫向4格、縱向4格的方形Metal1。如圖7所示。圖7 PMOS版圖此時可以點擊菜單欄的Tools中的Cross-Section進行截面的觀察，如圖8所示。圖8 截面的觀察4.2.2 NMOS單元的繪制繪制NMOS單元和PMOS單元是一個道理，根據繪制PMOS單元的過程，依次繪制Active圖

16、層、N Select圖層、Ploy圖層、Active Contact圖層與Metal1圖層，完成后的NMOS單元如圖9所示。其中，Active寬度為14個柵格，高為5個柵格；Ploy寬為2個柵格，高為9個柵格；N Select寬為18個柵格，高為9個柵格；兩個Active Contact的寬和高皆為2個柵格；兩個Metal1的寬和高皆為4個柵格。圖9 NMOS版圖4.2.3 新增PMOS襯底接觸點單元的繪制 由于pmos的襯底要接電源，所以需在N Well上建立一個歐姆接觸點，其方法為在N Well上制作一個N型擴散區，再利用Active Contact將金屬線接至此N型擴散區。而N型擴散區必

17、須在N Well圖層繪制出Active圖層和N Select圖層，再加上Active Contact圖層與Metal1圖層，使金屬線與擴散區接觸。執行Cell/New命令，打開Create New Cell對話框，在New cell name欄內輸入“Basecontactp”，然后單擊OK按鈕，繪制PMOS襯底接觸點單元，其中N Well寬為15柵格、高為15柵格，Active寬為5個柵格、高為5柵格，N Select寬為9個柵格、高為9個柵格，Active Contact寬為2個柵格、高為2個柵格，Metal1寬為4個柵格，高為4個柵格。 繪制如圖10所示。圖10 新增PMOS襯底接觸點單

18、元的繪制4.2.4 新增NMOS襯底接觸點單元 執行Cell/New命令，打開Create New Cell對話框，在New cell name欄內輸入“Basecontactn”，然后單擊OK按鈕，繪制NMOS襯底接觸點單元，Active寬為5個柵格、高為5柵格，P Select寬為9個柵格、高為9個柵格，Active Contact寬為2個柵格、高為2個柵格，Metal1寬為4個柵格，高為4個柵格。繪制如圖11所示。圖11 新增NMOS襯底接觸點單元4.2.5 沉底接觸點單元和MOS單元的連接引用Basecontactp和Basecontactn單元：執行Cell/Instance命令，打開Select Cell to Instance對話框，分別選擇Basecontactp和Basecontactn單元，將其復制到Ex2中，如圖12（