超大规模集成电路课设：2-4译码器版图设计报告

武汉理工大学《集成电路分析与设计基础》课程设计说明书绪论译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，其可以分为：变量译码和显示译码两类。变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件，一般分为2n译码和8421BCD码译码两类。显示译码主要解决二进制数显示成对应的十、或十六进制数的转换功能，一般其可分为驱动LED和驱动LCD两类。译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。

软件简介CadenceDesignSystems是一个专门从事电子设计自动化（EDA）的软件公司，由SDASystems和ECAD两家公司于1988年兼并而成。是全球最大的电子设计技术(ElectronicDesignTechnologies)、程序方案服务和设计服务供应商。其产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。包括原理图输入、生成、模拟数字/混合电路仿真，fpga设计，pcb编辑和自动布局布线mcm电路设计、高速pcb版图的设计仿真。CadenceAllegro系统互连平台能够跨集成电路、封装和PCB协同设计高性能互连。应用平台的协同设计方法，工程师可以迅速优化I/O缓冲器之间和跨集成电路、封装和PCB的系统互联。该方法能避免硬件返工并降低硬件成本和缩短设计周期。铿腾电子科技有限公司或益华电脑科技股份有限公司（CadenceDesignSystems,Inc；NASDAQ：CDNS）是一个专门从事电子设计自动化（EDA）的软件公司，由SDASystems和ECAD两家公司于1988年兼并而成。是全球最大的电子设计技术(ElectronicDesignTechnologies)、程序方案服务和设计服务供应商。其解决方案旨在提升和监控半导体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其它各类型电子产品的设计。产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。其总部位于美国加州圣何塞（SanJose），在全球各地设有销售办事处、设计及研发中心。

译码器电路设计及仿真译码器电路设计变量译码器是一个将n个输入变为2^n个输出的多输出端的组合逻辑电路。其模型可用下图来表示，其中输入变化的所有组合中，每个输出为0的情况仅一次，故译码器又可以称为最小项发生器电路。LCD译码驱动器电路与LED的译码驱动电路不同，其输出不是高电平或低电平，而是脉冲电压，当输出有效时，其输出为交变的脉冲电压，否则为高电平或低电平。译码器主要由与非门电路构成的2输入译码器，其输出共有22个（即4），从图上可以每个其输出对应于一个最小项。在这电路中当输入BA的取值为10，即对应于十进制数的2时，其F2输出为高电平，其余的输出为0。图2-1 译码器电路原理图

译码器仿真和分析表2.1所示为2-4译码器的真值表，输入时2位二进制代码A和B，输出是其状态译码。表2.1三位二进制译码器真值表输入输出BAY3Y2Y1Y0001110011101101011110111如下图为仿真波形：图2-2 译码器仿真波形图

译码器版图设计与非门版图设计2-4译码器的一个主要组成部分是与非门，有两个输入和一个输出。只有所有输入都是高电平时，输出才是低电平，下图是与非门的版图设计。图3-1（a） 与非门原理图 图3-1（b） 与非门版图反相器版图设计图3-2（a） 与非门原理图 图3-2（b） 与非门版图当输入电压为高时，PMOS因其栅压栅压等于0而截止，而NMOS导通，此时输出电压为低电平而接近0相反，当输入电压为低时，NMOS和PMOS管分别关断和导通。产生高电平输出电压。因此，不论那种逻辑状态，串联在高电平和地之间的这两个晶体管中总有一个处于导通状态另一个处于截止状态。

整体版图设计图3-3 译码器电路原理图由上述的电路原理图可以看出，一个2-4译码器由两个非门和四个与非门组成，因此在绘制版图的时候可以把设计的非门及与非门版图连接一起即可，整体版图设计如下图所示：图3-4 译码器电路版图

总结这次设计经过设计和DRC，达到了设计的任务书要求。我主要负责原理图设计与物理验证这。这次专业课程设计历时十五天，学到很多很多的东西。同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次设计，进一步加深了对软件工具的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是当每一步成功时，都会很高兴。在编辑原理图过程中遇到了不少问题，后来，经过屡次的修改之后，查看资料和软件的帮助文档，仔细领会设计的意图，最终解决了问题，保证了设计的按时保质的顺利完成。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

参考文献[1]来新泉.专用集成电路设计实践.西安电子科技大学出版社，2008.11[2]来新泉.专用集成电路设计基础教程.西安电子科技大学出版社，2008.10[3]李冰集成电路CAD与实践电子工业出版社,2010.1[4]马平全IC5141使用教程，沈阳理工大学，2010.6[5]马平全.EDA技术课程设计指导书.沈阳理工大学信息学院，2010.6

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