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1、精选优质文档-倾情为你奉上集成电路专业学年论文论文题目：CMOS反相器原理图版图设计与仿真学 院：电子工程学院年 级：2008级专 业：集成电路设计与集成系统姓 名： 学 号： 指导教师： 2011年 7月 8日摘要门电路是构成各种复杂数字电路的基本逻辑单元，掌握各种门电路的逻辑功能和电气特性，对于正确使用数字集成电路是十分必要的。MOS门电路：以MOS管作为开关元件构成的门电路。 MOS门电路，尤其是CMOS门电路具有制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、功耗低、价格便宜等优点，得到了十分迅速的发展。所谓CMOS (Complementary MOS)，是在集成电路设计中，同时采用两种MOS

2、器件：NMOS和PMOS，并通常配对出现的一种电路结构。CMOS电路及其技术已成为当今集成电路,尤其是大规模电路、超大规模集成电路的主流技术。反相器是数字电路中的一种基本功能模块。将两个串行反相器的输出作为一位寄存器的输入就构成了锁存器。锁存器、数据选择器、译码器和状态机等精密数字符件都需要使用基本反相器。因此此次针对CMOS反相器原理图、版图设计与仿真 也是很有必要的自己学会了Tanner EDA 软件的使用。也进一步了解了CMOS反相器直流特性瞬态特性和版图的绘制。关键词CMOS;反相器;Tanner EDA;设计;仿真;版图;Abstract The complex digital ci

3、rcuits are constituted by the basic gate circuits,and the Gate circuits is the logic cells.Grasp at various kinds of logic gates' functions and electrical characteristics for the proper use of digital integrated circuits is essential. MOS gate1: The MOS tube as a switching element constitute the

4、 gate. MOS gate, especially a CMOS gate with simple manufacturing process, high integration, anti-interference ability, low power consumption, cheap, etc., has been very rapid development. The so-called CMOS (Complementary MOS), is in IC Design, while using two MOS devices: NMOS and PMOS, and the em

5、ergence of a circuit is usually paired structure. CMOS circuits and technology has become today's integrated circuits, especially large-scale circuits, VLSI mainstream technology. Inverter is a basic digital circuit modules. The two serial output of the inverter as a register input to constitute

6、 a latch. Latch, data selectors, decoders and state machines and other precision parts are required to use a few characters in the basic inverter. Therefore, the schematic for the CMOS inverter layout design and simulation is necessary to learn their own Tanner EDA software. Further understanding of

7、 the transient characteristics of CMOS inverter DC characteristics and layout drawing.Key wordsCMOS; inverter; TannerEDA; design; simulation; territory;专心-专注-专业目录1.1.6加入输入输出端口1.1.7 反相器的输出成果56023前言CMOS结构的主要优点是电路的静态功耗非常小，电路结构简单规则，使得它可以用于大规模集成电路、超大规模集成电路。为了能在同一硅材料(Wafer)上制作两种不同类型的MOS器件，必须构造两种不同类型的衬底。在P

8、型硅衬底上专门制作一块N型区域(n阱)，作为PMOS的衬底。为防止源/漏区与衬底出现正偏置，通常P型衬底应接电路中最低的电位，N型衬底应接电路中最高的电位。为保证电位接触的良好，在接采用重掺杂结构。下面简短介绍一下CMOS反相器工作原理2（如图1）： 图1 cmos反相器工作原理当Ui=UIH = VDD,VTN导通,VTP截止,Uo =Uol0V当Ui= UIL=0V时,VTN截止,VTP导通,UO = UOHVDD 还有就是CMOS电路的优点3: （1）微功耗。CMOS电路静态电流很小，约为纳安数量级。（2）抗干扰能力很强。输入噪声容限可达到VDD/2。（3）电源电压范围宽。多数CMOS电

9、路可在318V的电源电压范围内正常工作。（4）输入阻抗高。（5）负载能力强。CMOS电路可以带50个同类门以上。（6）逻辑摆幅大（低电平0V，高电平VDD ）。第一章 使用S-Edit编辑设计CMOS反相器原理图1.1 绘制CMOS反相器原理图在此次实例设计中采用Tanner EDA 软件中的S-Edit组件设计CMOS反相器的原理图，进而掌握S-Edit的基本功能和使用方法。操作流程如下:进入S-Edit建立新文件>环境设置>编辑模块>引用模块>编辑反相器>加入输入输出>完成反相器电路。1.1.1进入S-Edit建立新文件打开S-Edit程序，并将新文件另

10、存以合适的文件名存储在一定的文件夹下：在自己的计算机上一定的位置处打开S-Edit程序。在本例中在S-Edit文件夹中新建立“inv”文件夹，并将新文件以文件名“inv”存与此文件夹中。如图1-1所示。图 1-1 另存新文件为inv.sdb1.1.2环境设置环境设置S-Edit默认的工作环境是黑底白线，但可以按照用户的喜好自行设定。即选择Setup->Colors命令，打开Colors对话框，可分别设置背景色、前景色、选取颜色、栅格颜色、原点颜色和可更换颜色等。如图图 1-2所示。图 1-2 设定颜色1.1.3编辑模块并浏览组件库S-Edit编辑方式是以模块为单位而不是以文件为单位，一个

11、文件中可以包含多个模块，而每一个模块则表示一种基本组件或者一种电路。每次打开一个新文件时便自动打开一个模块并命名为“Module0”；也可以重命名模块名。方法是选择Module->Rename 命令，在弹出的对话框中的New Name 中输入符合实际电路的名称，如“inv” 即可,之后单击OK按钮就可以。S-Edit本身附有4个组件库，它们分别是scmos.sdb , spice.sdb , pages.sdb和element.sdb 。可以引用其中的模块，默认时有spice.sdb和element.sdb两个组件库，也可以添加其他的两个组件库。1.1.4从组件库引用模块编辑反相器电路会

12、用到NMOS,PMOS,Vdd,Gnd这四个模块。引用的方法是在Symobl Brower 对话框中选取spice组件库，在其内含的模块列表中以次找到所需模块，并放在编辑界面中。结果如图 1-3所示。图 1-3 Symbol Browser界面1.1.5编辑反相器按住Alt键拖动鼠标，可移动选中对象。移动各个对象到合适位置后，选择原理图工具条中的连线按钮连接各个对象节点以组建成反相器。注意，各节点上小圆圈消失即代表连线成功；若3个以上的节点连在一起则会出现实心圆圈。编辑后反相器结果图4如图1-4所示。图 1-4 编辑反相器并连线1.1.6加入输入输出端口利用输入输出按钮表明此反相器的输入输出信

13、号的位置和名字，方法如下：选择输入端口按钮，再到工作区用鼠标左键选择要连接的端点，在弹出的Edit Selected Port 对话框中的Name 文本框中输入名字，如“IN”，单击OK按钮即可。如图 1-5所示。同样的方法也可加入输出端口“OUT”。图 1-5 加入输入端口IN1.1.7反相器设计成果引入输入输出端口后完整的反相器电路图如图1-6所示。图1-6 反相器电路图1.2反相器瞬态分析在此次实例设计中采用软件中的S-Edit组件设计CMOS反相器顺瞬时仿真的原理图5,进一步掌握S-Edit的基本功能和使用方法;并使用T-Spice组件仿真。此次反相器瞬时分析仿真调用前面已经设计完成的

14、文件“inv”中的模块“inv”并加入激励源来完成。操作流程如下：进入S-Edit>建立反相器仿真电路->生成Spice文件->在T-Spice环境下插入仿真命令并仿真->查看与分析仿真结果。1.2.1进入S-Edit编辑文件打开S-Edit程序，设置环境，打开inv.sdb文件对其修改加入5v直流电源和一个方波信号源，编辑好后如图1-7.图1-7 瞬态仿真原理图1.2.2输出成Spice文件要想将设计好的电路借助T-Spice软件仿真其特性，需先将电路图转换成Spice格式。较简便的方法是单击命令工具条上的启动T-Spice按钮，则会自动输出成Spice格式文件并打开

15、T-Spice软件。结果如图1-8所示。图1-8 输出成Spice格式文件1.2.3加载包含文件由于不同的流程有不同的特性，所以在仿真之前，必须引入MOS组件的模型文件，以供T-Spice模拟用。本设计中引用1.25um的CMOS组件模型文件“m12_125.md”，即在Spice文件的主程序之前插入文件“m12_125.md”。简便的方法是单击T-Spice软件的命令菜单栏中的”插入命令” (Insert Commend）按钮，在弹出的对话框中选择Include file项。最后在弹出的对话框中浏览添加文件“m12_125.md”到Include file文本框中，如图1-9所示。之后单击Insert Commend按钮即可。此时在Spice文件中会出现命令行“.include "D: ml2_125.md"”。图1-9 包含文件命令窗口1.2.4插入分析设定和输出设定命令