专用集成电路实验报告骄阳教学

1、实验3/4 反相器的特性 姓名： 学号： 班级： 指导老师：1、实验目的1.了解反相器的电路结构和版图结构。2.理解反相器的开关阈值。3.理解反相器延时与电源和器件尺寸的关系。4.理解反相器链的延时与器件尺寸的关系。2、实验内容1. 画出一个双阱工艺反相器的版图示意图（不严格要求尺寸和比例关系，画出阱、扩散区、多晶栅极、栅接触孔、源极漏极接触孔、金属即可）。2. 一个0.25um工艺的反相器，nmos管的尺寸为l = 0.250um，w = 0.375um；pmos管的尺寸为l = 0.250um，w = 1.125um。a) 电源为2.5v，从0到2.5v扫描输入电压vin，观察输出电压vo

2、ut，找到开关阈值；b) 仅修改pmos管的w = 2.750um，找到此时的开关阈值；c) 恢复pmos管尺寸w = 1.125um，电源分别为2.5v、1.5v、1v，观察和（50%到50%）；d) 修改pmos管的w = 0.750um，电源为2.5v，观察和（50%到50%）。3. 四个反相器级联，所有的nmos管的尺寸为l = 0.250um，w = 0.375um；所有的pmos管的l = 0.250um；电源为2.5v。a) 第一个反相器的pmos管w = 1.125um，第二个反相器的pmos管w = 1.875um，第三个反相器的pmos管w = 3.000um，第四个反相器

3、的pmos管w = 5.250um；b) 四个反相器的pmos管均为w = 1.125um；c) 四个反相器的pmos管均为w = 1.875um；d) 四个反相器的pmos管均为w = 3.000um；观察四种情况下反相器链的和。1、 双阱工艺反相器的版图示意图双阱工艺反相器的版图示意图如图1.1所示图1.1二、单个反相器2.1 电源为2.5v，从0到2.5v，仿真图形如图2.1图2.1从图2.1可以看出在上述条件下的开关阈值大约为：1.25v2.2 修改pmos管的w = 2.750um，其他条件保持不变，此时的仿真波形如图2.2.图2.2从图2.2可以看出在上述条件下的开关阈值为1.42

4、v2.3 恢复pmos管尺寸w = 1.125um，电源分别为2.5v、1.5v、1v，此时的仿真波形分别如图2.3，图2.4以及图2.5，其和分别如图中的箭头所示。图2.3图2.4图2.52.4 修改pmos管的w = 0.750um，电源为2.5v，此时的仿真波形如图2.6图2.6三、四个反相器级联3.1 第一个反相器的pmos管w = 1.125um，第二个反相器的pmos管w = 1.875um，第三个反相器的pmos管w = 3.000um，第四个反相器的pmos管w = 5.250um，其实仿真图形如图3.1图3.13.2 四个反相器的pmos管均为w = 1.125um，此时的仿

5、真波形如图3.2图 3.23.3 四个反相器的pmos管均为w = 1.875um，此时的仿真波形如图3.3图 3.33.4 四个反相器的pmos管均为w = 3.000um，此时的仿真波形如图3.4图3.4四、结论 从图3.1到图3.4可以看出，随着工艺尺寸的减小，反相器的延时也随之变小。对比单个反相器和四个反相器级联的情况我们可以发现，输出电压跳变变得陡峭，其和也比单个反相器要长。同时可以看出，随着电压的下降，其和也随之增大。附录1、 单个反相器的程序*ybzc.lib cmos25_level49.txt tt*.model n1 nmos level=3 theta=0.4 .*.mo

6、del p1 pmos level=3 .vdd vdd 0 2.5*vpulse vin 0 pulse 0 5 2n 2n 2n 98n 200n*vsin vin 0 sin(0 2.5 1xhz)vin vin 0 0vgnd gnd 0 0m1 vout vin vdd vdd pmos l=0.25u w=1.125um2 vout vin gnd gnd nmos l=0.25u w=0.375u.dc vin 0 2.5 0.1*.tran 1n 0.25u.option post=probe.probe v(vin) v(vout).end 说明：根据题目要求不同，只需修改上

7、诉参数的值即可二、四个反相器级联的程序*ybzc*.model n1 nmos level=3 theta=0.4 .*.model p1 pmos level=3 .*.param wn=2u wp=2u lp=2u ln=2u.lib cmos25_level49.txt ttvdd vdd 0 2.5*vpulse vin 0 pulse 0 5 2n 2n 2n 98n 200n*vsin vin 0 sin(0 2.5 1xhz)vin vin 0 0vgnd gnd 0 0m1 vout1 vin vdd vdd pmos l=0.25u w=1.125um2 vout1 vin gnd gnd nmos l=0.25u w=0.375um3 vout2 vout1 vdd vdd pmos l=0.25u w=1.125um4 vout2 vout1 gnd gnd nmos l=0.25u w=0.375um5 vout3 vout2 vdd vdd pmos l=0.25u w=1.125um6 vout3 vout2 gnd gnd nmos l=0.25u w=0.375um7 vout vout3 vdd vdd pmos l=0.25u w=1.125um8 vout vout3 gnd gnd nmos