四输入或非门教学规划

1、四输入或非门专项实践任务书学生姓名： 专业班级：指导教师：工作单位： 题目：四输入或非门的设计初始条件：计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件要求完成的主要任务:（包括集成电路专项实践工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、集成电路专项实践工作量：1周2、技术要求：（1）学习ORCAD软件，L-EDIT软件。（2 ）设计一个四输入或非门电路。（3）利用ORCAD软件，L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计， 并进行相应的设计、模拟和仿真工作。3、查阅至少5篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计 报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排

2、：2015619布置集成电路专项实践 任务、选题；讲解 集成电路专项实践 具体实施计 划与课程设计报告格式的要求； 集成电路专项实践 答疑事项。2015619-6.24 学习ORCAD软件，L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识2015624-7.1用ORCAD软件设计四输入或非门电路并进行仿真工作，再利用 L-EDIT软件绘制其版图，完成 集成电路专项实践 报告的撰写。2015.7.1提交集成电路专项实践 报告，进行答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要I.Abstract Ill1绪论12设计内容及要求22.1设计的目的及主要任务 22.2

3、设计思路 23软件介绍23.1 OrCAD 简介23.2 L-Edit 简介44四输入或非门 54.1 四输入或非门电路结构 54.2 四输入或非门电路仿真 74.3 四输入或非门的版图绘制 84.3.1 NMOS 管84.3.2 PMOS 管94.3.3输出端口 94.3.4 四输入或非门 9总结.1.1参考文献13摘要或非门是一种非常常用的数字门电路， 本文详细介绍了基于CMOS管 的L-EDIT环境下的四输入或非门电路设计仿真及版图布局设计验证。通过正向设计的思从逻辑设计、电路设计、版图设计和工艺设计封面出发，实 现了电路指标明确化、功能电路化、逻辑明确化的工业版图制作标准，同 时本设计

4、还通过TSPICE仿真验证了设计的正确性。关键词：或非门、L-EDIT、TSPICE、CMOSAbstractNOR gateis averycom mondigitalgates, Thispaperdescribes thedesig nverificati onbased on NOR gatecircuitdesig n simulati onandlayoutlayoutMOS tubeL-EDITen viro nment.By forwardthin ki ngdesig nfrom logicdesig n,circuit desig n, layout desig n and

5、 process desig n cover start ing to realize the circuit indicators clear, functional circuit, then clear, the n the logical layout of in dustrial producti on sta ndards, while the design is verified through simulation TSPICE correctness of the desig n.Keywords : NOR gate 、L-EDIT、TSPICE、CMOS1绪论Tanner

6、集成电路设计软件是由Tanner Research公司开发的基于Windows平台的用于集成电路设计的工具软件。该软件功能十分强大，易学易用，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit与LVS,从电路设计、分 析模拟到电路布局一应俱全。其中的L-Edit版图编辑器在国内应用广泛，具有很高知名度。L-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统模块，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC 设计软件。L-Edit Pro包含IC设计编辑器(Layout Edit

7、or)、自动布线系统 (Standard Cell Place & Route)、线上设计规则检查器(DRC)、组件特性 提取器(Device Extractor )、设计布局与电路netlist的比较器(LVS)、CMOS Library、Marco Library ，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决 方案。L-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、 易用、精确的设计系统。CMOS集成电路由于工艺技术的进步以及功耗低、稳定性高、抗干扰 性强、噪声容限大、可等比例缩小、以及可适应较宽的环境温度和电源电 压等一系列优点，成为现在IC设计的主流技术。在 CMO

8、S集成电路设计 中，异或电路的设计与应用是非常重要的。IC设计者可以根据芯片的不同功能和要求采用各种不同结构的异或电路，从而实现电路的最优化设计2设计内容及要求2.1设计的目的及主要任务（1）学习ORCAD软件，L-EDIT软件。（2）设计一个CMOS四输入或非门电路。（3）利用ORCAD软件，L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。2.2设计思路本设计首先在ORCAD中进行四输入或非门电路电路图的绘制，然后运用其中的仿真功能对电路予以仿真调试，接着在L-EDIT软件中制定规则、 绘制版图、DRC检查。整个设计的核心是版图的设计，充分了解设计

9、的基 本原理、设计的规则。仿真检验是否达到最初的设计要求。3软件介绍3.1 OrCAD 简介OrCAD Capture（以下以Capture代称）是一款基于 Windows 操作环境下的电路设计工具。利用 Capture软件，能够实现绘制电路原理图以及Cadenee为制作PCB和可编程的逻辑设计提供连续性的仿真信息。OrCAD Capture 是一款多功能的 PCB原理图输入工具。OrCAD Capture 作为行业标准的PCB原理图输入方式，是当今世界最流行的原理图输入工 具之一，具有简单直观的用户设计界面。 OrCAD Capture CIS 具有功能强 大的元件信息系统，可以在线和集中管

10、理元件数据库，从而大幅提升电路 设计的效率。OrCAD Capture 提供了完整的、可调整的原理图设计方法， 能够有效应用于PCB的设计创建、管理和重用。将原理图设计技术和 PCB 布局布线技术相结合，OrCAD能够帮助设计师从一开始就抓住设计意图。 不管是用于设计模拟电路、复杂的 PCB、FPGA和CPLD、PCB改版的原 理图修改，还是用于设计层次模块，OrCAD Capture 都能为设计师提供快 速的设计输入工具。此外，OrCAD Capture原理图输入技术让设计师可以 随时输入、修改和检验PCB设计。OrCAD软件系统的功能及特点：1. 不仅可以对模拟电路进行直流、 交流、瞬态等

11、基本电路特性分析，而 且可进行噪声分析、温度分析、优化设计等复杂的电路特性分析。2. 不仅可以对模拟电路进行计算机辅助分析，而且可对数字电路、数/模混合电路进行计算机模拟。3. 科研在WINDOWS环境下，以人机交互方式运行。绘制好电路图以 后，即可直接进行电路模拟，无需用户编制繁杂的输入文件。再模拟过程 中，可以随时分析观察模拟结果，从电路图上修改设计。4.0rCAD软件集成了电路原理图绘制、印制电路板设计、数字/模拟电路仿真、可编程逻辑器建设计等等功能，它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的，再世界上它一只是 EDA软件的首选。OrCAD 软件系统中主要包括 OrCAD/Capture

12、CIS 、 OrCAD/PSpice A/D 、OrCAD/Layout Plus 等，其中每一部分可以根据需 要单独使用，也可以共同组成完整的 EDA系统。3.2 L-Edit 简介Tanner Pro的设计流程很简单。将要设计的电路先以S-Edit编辑出电 路图，再将该电路图输出成 SPICE文件。接着利用T-Spice将电路图模拟 并输出成SPICE文件，如果模拟结果有错误，则回到 S-Edit检查电路图， 如果T-Spice模拟结果无误，则以L-Edit进行布局图设计。用L-Edit进行 布局图设计后要以DRC功能做设计规则检查，若违反设计规则，再将布局 图进行修改直到设计规则检查无误

13、为止。将验证过的布局图转化成SPICE文件，再利用T-Spice模拟，若有错误，再回到L-Edit修改布局图。最后 利用LVS将电路图输出的SPICE文件与布局图转化的SPICE文件进行对比， 若对比结果不相等，则回去修正 L-Edit或S-Edit的图。直到验证无误后， 将L-Edit设计好的布局图输出成GDSII文件类型，再交由工厂去制作整个 电路所需的掩膜板。4四输入或非门4.1四输入或非门电路结构四输入或非门是最常用的基本功能电路之一，广泛应用于数字逻辑电路电路设计中。在本次课程设计中，使用tanner软件中的原理图编辑器L-Edit编辑四输入或非门电路原理图。真值表如下4.1ABcD

14、Y00001t)0010001QQ0011Q0pl0001010Q11QQ011I01000010010I01Q01011Q11oT00110101110011LIQ表4.1四输入或非门的真值表本次设计的四输入或非门有 8个MOS管组成，其中4个NMOS , 4 个PMOS，只要一个输入端为高电平（假设 B为高电平），则与B相连的 PMOS截止，NMOS导通，形成该输出Y到地的通路，阻断 VCC到Y的 通路，形成一个截止PMOS （无穷大电阻）与导通NMOS （有限的下拉电 阻）的分压电路，因此输出丫为低电平；若输入均为低电平，则左右的NMOS 都截止，PMOS都导通，形成VCC到丫的通路，因

15、此输出为高电平。四输 入异或门电路原理图如图4.24.2 四输入或非门电路仿真使用TSpice对原理图进行仿真。给四输入或非门的输入端加入激励信 号。仿真中高电平为Vdd=5V，低电平为Gnd，并添加输入输出延迟时间 进行仿真，输出波形4.34.3 四输入或非门的版图绘制4.3.1 NMOS 管图4.3.1 NMOS管的版图432 PMOS 管:- - - 9 Baa p説莎戈說菇工了羔談ic眾益戈盂怎說鑫工說上読莎：説五 l.;,.,-.p,l.:,l,-.:.-.:*:,-!:*-:%.?.;!.t!fv侈仃!I怙lllllrllllllll H-Irf .-:“=-二.:- 7 .-u

16、r-l!lr-.; I: i-hr-I* ”i:l! r-.!i“ r-. l1!,-s.:Bi,.:?s:i.i-:i-.:.:a:,il.!.:, .?:-: 如力:;无:!;-并比:!;如克无:!比九 mu .1. 1-s-Imlf “ “em UF. 阂:-:惡竖慕药 -a z - - - I - a B - - I z - - a I c -_!1= = .:罚豹饥耳:-.z*:1-.,i.BifgliIH _la-.sissg-./w、-;?III；!:总滋益X stlrj.-u . m :.wss.-W-C:!孑.:1-.:-:-;!-.7-|事叮:1-.:-?:-化 二瓷 說叽

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19、-1B !-! I-:!fc Ti - rr IL . .! I. “A. . h图432 PMOS的版图433输出端口图432输出端口的版图4.3.4 四输入或非门用L-Edit版图绘制软件对四输入或非门电路进行版图绘制，将绘制的cell单元的版图进行组合，并进行各层的最终连接，便可得到CMOS四输入或非门的版图，版图结果如图4.4。进行DRC检测，检测是否满足设计规则。如图4.5图4.5 DRC验证结果总结通过两周的课程设计学习，综合运用所学的知识完成了设计任务。使我 更进一步熟悉了专业知识，并深入掌握仿真方法和工具、同时为毕业设计 打基础的实践环节。进一步熟悉设计中使用的主流工具，学习了良好的技 术文档撰写方法；了解后端设计；加深综合对所学课程基础知识和基本理 论的理解好掌握，培养了综合运用所学知识，独立分析和解决工程技术问 题的能力；培养了在理论计算、制图、运用标准和规范、查阅设计手册与 资料以及应用工具等方面的能力，逐步树立正确的设计思想。在老师布置好题目后，我仔细进行设计，通过查阅各种参考书籍，最终 把实验做出来了，达到了老师对本实验的要求。在这次设计中我收获颇丰， 首先最直接的收获就是我巩固了这节课所学的知识，把它运用到实践中去，并且学到了许多在课本中所没有的知识。通过查阅相关知识，进一步加深 对tannerr的了解。其次