实验四：与非门的直流分析
一、实验目的
1．掌握T-SPICE 的操作（包括加入工作电源、编辑对象、分析设定、输出设定、进行
模拟、观看结果等）；
2．掌握直流分析的方法及流程，并会分析结果。
二、预习要求
1．了解对一个模块直流分析的基本要求（对电源、输入/输出如何定义）；
2．了解整个直流分析流程。
三、实验内容
1．对与非门进行直流分析；
2．改变参数观看仿真结果。
四、实验报告要求
实验报告包括以下内容：
1．电路原理图及模拟结果；
2．调试过程；
3．遇到的问题及处理方法；
4．实验的体会。
五、操作步骤：
实验步骤：
1．新建文件夹：在电脑E 盘新建文件夹，文件夹名为ex4。
2．打开S-Edit 软件：执行D:\Tanner\tanner\S-Edit 目录下的sedit.exe 文件，即可打开S-Edit 程序。
3．另存新文件：选择File——Save As 命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”下拉列表中选择保存的路径，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，如ex4,如图下图所示。
4．复制NAND 模块：要复制ex2 的NAND 模块到ex4 文件中，必须先打开实验二编辑的
文件“ex2.sdb”，选择File——Open 打开ex2.sdb 文件。进行复制之前必须回到ex4 文件环
境，方法为选择Module——Open 命令，打开Open Module 对话框，在Files 下拉列表中选择ex4 选项，单击OK 按钮，回到ex4 环境，才能进行复制模块的操作。选择Module——Copy 命令，打开Copy Module 对话框，如下图所示，在Files 下拉列表中选择ex2 选项，在
Select Module To Copy 列表框中选择NAND 选项，单击OK 按钮，即完成将NAND 模块从
ex2 文件中复制到ex4 文件的操作。
5．打开NAND 模块：由于上一步骤复制模块的操作只是在ex4 文件中增加了NAND 模块(还有NAND 引用到的模块Vdd, Gnd，MOSFET_N 与MOSFET_P )，而ex4 依旧在Module0 模块的编辑环境下，所以要编辑NAND 模块必须先选择Module——open 命令，打开Open Module 对话框，如下图所示，在Files 下拉列表中选择ex4 选项，在Select Module To Open 列表框中选择NAND 选项，单击OK 按钮。
6．加入工作电源：确定NAND 模块在电路设计模式(Schematic Mode)下，再选择Module Symbol Browser 命令，打开Symbol Browser 对话框，在Library 列表框中选择spice 组件库，其内含模块出现在Modules 列表框中，其中有很多种电压源符号，选取出直流电压源Source_v_dc 作为此电路的工作电压源。直流电压源Source_v_dc 符号有正(十)端与负(一) 端。在NAND 模块编辑窗口中将直流电压源Source_v_dc 符号的正(+)端接Vdd，将直流电压源Source_v_dc 符号的负(一)端接Gnd，连接的结果如下图所示。
7．加入输入信号：在此范例输入信号源也选用直流电压源Source_v_dc, 可以利用Module ——Instance 命令，引用Source_v_dc 模块，或选取编辑窗口内的Source_v_dc 符号使成红色，利用Edit——Duplicate 命令复制两个Source_v_dc 符号作为与非门输入信号，将其中一个直流电压源Source_v_dc 符号的正(+)端接输入端口A，将其负(一)端接Gnd。再将另外一个直流电压源Source_v_dc 符号的正(+)端接输入端口B,将其负(一)端接Gnd，则编辑完成画面出现，如下图所示。
8．更改模块名称：因在本章中是利用与非门电路学习使用T-SPICE 的直流分析功能，后面还需要将该电路应用在其他种的分析之中，为避免以后文件混杂，故将原来的模块名称NAND 变成NAND_dc。选择Module——Rename 命令，打开Module Rename 对话框，在
New module’s name 文本框中输入“NAND_dc”，如下图所示，之后单击OK 按钮。
9．编辑Source_v_dc 对象：NAND_dc 模块有3 个直流电压源Source_v_dc 符号，要便于区分这3 个直流电压源Source_v_dc 符号，利用编辑对象功能更改其引用名称与SPICE 输出形式即可。选取在Vdd 与Gnd 之间的Source_v_dc 符号使之成为红色，再选择Edit——Edit Object 命令, 打开Edit Instance of Module Source_v_dc 对话框，更改Source_v_dc符号引用名称Instance Name 为“vvdd"，如下图所示，再将Properties 选项组中的SPICE OUTPUT 文本框的内容中的“v#”改为“${instance}”，即SPICE OUTPUT 文本框的内容变为“${instance} %{pos} %{neg} ${V}”。要注意，其V 为默认值5.0。做此修改后，SPICE输
出形式会是vvdd Vdd Gnd 5.0.
再选取在A 与Gnd 之间的Source_v_dc 符号使之变成红色，选择Edit——Edit Object命令，打开Edit Instance of Module Source_v_dc 对话框，更改Source_v_dc 符号引用名称Instance Name 为“va”，再将Properties 选项组中的SPICE OUTPUT 文本框的内容中的“v#”改为“${instance}”，即SPICE OUTPUT 文本框的内容变为“${instance} %{pos} %{neg} ${V}”。做此修改后，SPICE 输出形式会是va A Gnd 5.0。再选取在B 与Gnd 之间的Source_v_dc 符号使之变成红色，选择Edit——EditObject 命令，打开Edit Instance of Module Source_v_dc 对话框，更改Source_v_dc 符号引用名称Instance Name 为“vb”，再将Properties 选项组中的SPICE OUTPUT 文本框的内容中的“v#”改为“${instance}”，即SPICE OUTPUT 文本框的内容变为“${instance}%{pos} %{neg} ${V}”。做此修改后，SPICE 输出形式会是vb B Gnd 5.0。
10．输出成SPICE 文件：要将设计好的S-Edit 电路图借助SPICE 软件分析与模拟此电路的性质，需要先将电路图转换成SPICE 格式，将电路图转换成SPICE 格式共有两种，第一种方法是单击S-Edit 右上方按钮，则系统会自动输出成SPICE 文件并打开T-SPICE 软件；第二种方法则是选择File——Export 命令输出文件，再打开T-SPICE 程序( 选择在D:\Tanner\tanner\TSpice70 目录下的wintsp32.exe 文件，之后打开从ex4 的NAND_dc 模块
输出的NAND_dc.sp 文件，结果如下图所示。
11．加载包含文件：由于不同的流程有不同的特性，在模拟之前，必须要引入CMOS 组件的模型文件，此模型文件内包括电容电阻系数等数据，以供T-SPICE 模拟之用，本章引用1.25um 的CMOS 流程组件模型文件m12_125.md。将鼠标移至主要电路之前，选择Edit——Insert Command 命令，在出现的对话框的列表框中选择Files 选项，在右边窗口将出现4个按钮，可直接单击其中的Include 按钮，或者展开左侧列表框中的Files 选项，并选择其中的Include file 选项之后，打开如下图所示的画面，单击Browser 按钮，在出现对话框中找到D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\目录，选取其中的模型文件m12_125.md，这样，在Includefile 选项组中将会出现“D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.md”。再单击Insert Command 按钮，则会出现默认以红色字开头的
"D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.md"，如下图所示。
12．分析设定：本范例为与非门的直流分析，在此模拟输入电压va 从0V 变动到5V 时(以0.1V 线性增加)，vb 从0V 变动5V 时(以1V 线性增加)，输出电压对输入电压的变动结果。选择Edit——Insert Command 命令。在出现的对话框中的列表框中选择Analysis 选项，右边窗口出现8 个选项，再在Analysis 选项下选择DC transfer sweep 选项，在右边窗口单击Sweep l 按钮，打开Sweep 对话框，如下图所示。在Sweep type 下拉列表中选择Linear 选项，在Parameter type 下拉列表中选择Source 选项，在Source name 文本框中输入“va”，在Start 文本框中输入“0”，在Stop 文本框中输入“5.0”，在Increment 文本框中输入"0.1 "，单击Accept 按钮。
单击Sweep2 按钮，打开Sweep 对话框，如下图所示。在Sweep type 下拉列表中选择Linear 选项，在Parameter type 下拉列表中选择Source 选项，在Source name 文本框中输入"vb"，在Start 文本框中输入“0”，在Stop 文本框中输入“5.0”，在Increment 文本框中输入“1”，单击Accept 按钮，
之后单击Insert Command 按钮，将会出现“.dc lin source va 0 5.0 0.1 sweep lin source vb 0 5.0 1”的文字，如下图所示。要注意，在上述步骤中，设定按钮Sweepl 及Sweep2 的内容时，按钮Sweep2 中的Increment 文本框中的值不应太小。
13.输出设定：在此要观察的是在不同输入节点A 电压va 与输入节点B 电压vb 下，输出节点OUT 的电压模拟结果。选择Edit——Insert Command 命令，在出现的对话框的列表框中选择Output 选项，右边窗口将出现7 个选项，再在Output 选项中选择DC results 选项，将出现如下图所示的对话框，在右边出现的Plot type 下拉列表中选择V oltage 选项，在Nodename 文本框中输入“Y”，单击Add 按钮，之后单击Insert Command 按钮，将会出现“.printdc v(Y)”的文字，如下图所示。
Simulation 对话框，如下图所示。
会自动打开W-Editor 窗口来观看模拟波形图。
15.观看结果：可在T-SPICE 环境下打开模拟结果NAND_dc.out 报告文件，如下图所示。
注意第一行是va 从0—5V 的扫描值纪录，第二行是输出节点Y 的电压值纪录，共有6 组va 从0—5V 的扫描值纪录，它们分别配合不同的vb 值，产生6 组节点OUT 的电压值。也可以在W-Edit 中观看NAND 的直流分析结果Nand2_dc.out，如下图所示。
其中，纵坐标为输出电压，横坐标为A 输入的电压va，其中有6 条线分别为不同的B输入电压vb，如上图中，粉红色为vb=0V ，蓝色为vb=1V ，黄色为vb=2V ，橘色为vb=3V ，绿色为vb=4V，红色为vb=5V。可以连续单击线两次，观看曲线的性质，例如，连续单击橘色曲线两次，打开Trace Properties 对话框，如下图所示，可从图中看到此条曲线为vb=3，输出电压v (Y)对va 的直流分析图，而且从此图还可证明本实例的电路符合与非门的特性，例如，粉红色曲线vb=0V 表示vb 输入为low，则无论va 输入为low 或high(0V 或5V) ，输出皆为high(5V)。而黑色曲线vb=5V 表示vb 输入为high，当va 输入为low(va=0V)时输出为high(5V)，而当va 输入为high(va=5V)时输出则为low(0V)。
教学要求： 熟练掌握最简单的与、或、非门电路；掌握TTL 门电路、CMOS 门电路特点和逻辑功能（输入输出关系）；掌握TTL 门电路、CMOS 门电路的电气特性；理解TTL 门电路、CMOS 门电路在应用上的区别。了解特殊的门电路，如OC 门，三态门，CMOS 传输门。 教学重点： TTL 门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。CMOS 门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。 2. 1 概述 门电路——用以实现各种基本逻辑关系的电子电路 正逻辑——用1 表示高电平、用0 表示低电平 负逻辑——用0 表示高电平、用1 表示低电子的情况。 2.2 分立元件门电路 2.2.1 二极管的开关特性 图2.2.1二极管静态开关电路及其等效电路 (a)电路图(b) 输入高电平时的等效电路(c)输入低电平时的等效电路
二、动态开关特性在高速开关电路中，需要了解二极管导通与截止间的快速转换过程。 图２.２.２二极管动态开关特性 (a)电路图(b)输入脉冲电压波形(c)实际电流波形 当输入电压U I 由正值U F 跃变为负值U R 的瞬间，V D 并不能立刻截止，而是在外加反向电压UR 作用下，产生了很大的反向电流I R ，这时i D ＝I R ≈- U R ／R ，经一段时间 t rr后二极管V D 才进人截止状态，如图3. 2. 3 (c) 所示。通常将t rr称作反向恢 复时间。产生t rr 的主要原因是由于二极管在正向导通时，P 区的多数载流子空穴大 量流入N 区，N 区的多数载流子电子大量流入P 区，在P 区和N 区中分别存储了 大量的电子和空穴，统称为存储电荷。当U I 由U F跃变为负值U R 时，上述存储 电荷不会立刻消失，在反向电压的作用下形成了较大的反向电流I R ，随着存储电荷 的不断消散，反向电流也随之减少，最终二极管V D 转为截止。当二极管V D 由截 止转为导通时，在P 区和N 区中积累电荷所需的时间远比t rr 小得多，故可以忽略。 2. 2. 2 三极管的开关特性 一、静态开关特性及开关等效电路
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1003班 指导教师：封小钰工作单位：信息工程学院 题目: CMOS四输入与非门电路设计 初始条件： 计算机、ORCAD软件、L-EDIT软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习ORCAD软件、L-EDIT软件。 （2）设计一个CMOS四输入与非门电路。 （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： 2013.11.22布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2013.11.25-11.27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。 2013.11.28-12.5对CMOS四输入与非门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.12.6 提交课程设计报告，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
摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 绪论 (1) 2 设计内容及要求 (2) 2.1 设计的目的及主要任务 (2) 2.2 设计思想 (2) 3软件介绍 (3) 3.1 OrCAD简介 (3) 3.2 L-Edit简介 (4) 4 COMS四输入与非门电路介绍 (5) 4.1 COMS四输入与非门电路组成 (5) 4.2 四输入与非门电路真值表 (6) 5 Cadence中四输入与非门电路的设计 (7) 5.1 四输入与非门电路原理图的绘制 (7) 5.2 四输入与非门电路的仿真 (8) 6 L-EDIT中四输入与非门电路版图的设计 (10) 6.1 版图设计的基本知识 (10) 6.2 基本MOS单元的绘制 (11) 6.3 COMS四输入与非门的版图设计 (13) 7课程设计总结 (14) 参考文献 (15)
作者:日期:
* 1 1. 1人工启动单稳 NE555为8脚时基集成电路， 各脚主要功能（集成块图在下面） 1 地 GND 2触发 3输出 4复位 应用十分广泛，可装如下几种电路： 1。 单稳类电路 作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。 2。 双稳类电路 作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 3。 无稳类电路 作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为 3类。每类工作方式又有很多个 不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如： 多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复 杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解 555电路，这里我们这里按555电路的 结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路 除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的 用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为 2个不同的 单元，并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点 是：“ RT-6.2- CT'和“ CT-6.2- RT'。 5控制电压 6门限（阈值） 7放电 8电源电压Vcc ---------- -------------------- Q IT VC 1 3 特点；KT-5 ^-CT,人 工启鲂f ^T ）=0 ＞稳态r vn=i ?普稳直（td ） B 2〉公式! ra-1. 1ET*CT 37用逮：定时J 延时? 1-L.2人丁启动单穩 1）特点:CT-&.2-RT, A 工启动＞ TO- 1 J 稳态i vo=Or 暂穏态 t ?a ＞ D E ）企式：丁d=l. 1KT 札T 3 ）用谨：定时「延时.
成绩评定表
课程设计任务书
目录 1 绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计目标 (1) 2 四输入与非门电路 (2) 2.1电路原理图 (2) 2.2四输入与非门电路仿真观察波形 (2) 2.3四输入与非门电路的版图绘制 (3) 2.4四输入与非门版图电路仿真观察波形 (4) 2.5LVS检查匹配 (5) 总结 (7) 参考文献 (8) 附录一：电路原理图网表 (9) 附录二：版图网表 (10)
1 绪论 1.1 设计背景 tanner是用来IC版图绘制软件，许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用Spice程序来完成的，而tanner软件是一款学习阶段应用的版图绘制软件，对于初学者是一个上手快，操作简单的EDA软件。 Tanner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 Editor)、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。 1.2设计目标 1.用tanner软件中的原理图编辑器S-Edit编辑四输入与非门电路原理图。 2.用tanner软件中的W-Edit对四输入与非门电路进行仿真，并观察波形。 3.用tanner软件中的L-Edit绘制四输入与非门版图，并进行DRC验证。 4.用W-Edit对四输入与非门的版图电路进行仿真并观察波形。 5.用tanner软件中的layout-Edit对四输入与非门进行LVS检验观察原理图与版图的匹配程度。
双稳态电路 一、工作原理 图一为双稳态电路，它是由两级反相器组成的正反馈电路，有两个稳定状态，或者是BG1 导通、BG2截止；或者是BG1截止、BG2导通，由于它具有记忆功能，所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中， 原理，图2（a）中，设触发器的初始状态为BG1导通，BG2截止，当触发脉冲方波从1端输入，经CpRp微分后，在A点产生正、负方向的尖脉冲，而只有正尖脉冲能通过二极管D1 作用于导通管BG1的基极是。ic1减小使BG1退出饱和并进入放大状态，于是它的集电极电位降低，经电阻分压器送到截止管BG2的基极，使BG2的基极电位下降，如果下降幅度足够时，BG2将由截止进入放大状态，因而产生下列正反馈过程（看下列反馈过程时，应注意：在图一的PNP电路中，晶体管的基极和集电极电位均为负值，所以uc1↓，表示BG1集电极电位降低，而uc1↑则表示BG1集电极电位升高，当BG1基极电位降低时，则ic1↑，反之当BG1基极电位升高时，ic1↓ ic1越来越小，ic2越来越大，最后到达BG1截止、BG2导通；接差触发脉冲方波从2端输入，并在t=t2时，有正尖脉冲作用于导通管BG2的基极，又经过正反馈过程，使BG1导通，BG2截止。以后，在1、2端的触发脉冲的轮流作用下，双稳电路的状态也作用相应的翻转，如图一（b）所示。 图一、双稳态电路 由上述过程可见：（1）双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定：PNP管要求正极性脉冲触发，而NPN管却要求负极性脉冲触发。（2）每触发一次，电路翻转一次，因此，从翻转次数的多少，就可以计算输入脉冲的个数，这就是双稳态电路能够计算的原理。双稳态电路的触发电路形式有：单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。 图二给出几种实用的双稳态电路。电路（a)中D3、D4为限幅二极管，使输出幅度限制在-6伏左右；电路（b）中的D5、D6是削去负尖脉冲；电路（C）中的ui1、ui2为单触发，ui 为输入触发表一是上述电路的技术指标。
四位与非门的电路设计 一、课程设计的目的 1、学会使用电路设计与仿真软件工具Hspice ，熟练地用网表文件来描述模拟电路，并熟悉应用Hspice 内部元件库。通过该实验，掌握Hspice 的设计方法，加深对课程知识的感性认识，增强电路设计与综合分析能力。 2、本次课程设计是用Hspice 软件来实现对四位与非门电路的设计与仿真，熟悉用MOS 器件来设计四位逻辑输入与非门电路，了解用MOS 器件设计与TTL 与非门的优缺点。 二、课程设计的内容和要求 1、内容：用仿真软件HSPICE ，用网表文件来描述模拟电路； 2、要求：用MOS 器件来设计四位逻辑输入与非门电路。 三、设计的原理 1、四输入与非门符号图及原理 A OUTPUT NAND4 1 2 3 45 D C B 真值表如下所示
A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 四输入端CMOS与非门电路，其中包括四个串联的N沟道增强型MOS管和四个并联的P沟道增强型MOS管。每个输入端连到一个N沟道和一个P沟道MOS管的栅极。当输入端A、B、C、D中只要有一个为低电平时，就会使与它相连的NMOS管截止，与它相连的PMOS管导通，输出为高电平；仅当A、B、C、D全为高电平时，才会使四个串联的NMOS管都导通，使四个并联的PMOS管都截止，输出为低电平。设计电路图如下图所示：
集成逻辑门电路及应用(与门,非门,与非门) 集成逻辑门电路的种类繁多，有反相器、与门和与非门、或门和或非门、异或门等，以下简单介绍几种常用的门电路及应 用电路。 1．集成逻辑门电路: （1）常用逻辑门电路图形符号 常用逻辑门电路图形符号见表1。 表1 常用逻辑门电路图形符号 （2）反相器与缓冲器 反相器是非门电路，74LS04是通用型六反相器，与该器件的逻辑功能且引脚排列兼容的器件有74HC04，CD4069等。74LS05也是六反相器，该器件的逻辑功能和引脚排列与74LS04相同，不同的是74LS05是集电极开路输出（0C门），在实际使用时，必须在输出端至电源正端接上拉电阻。 缓冲器的输出与输人信号同相位，它用于改变输人输出电平及提高电路的驱动能力，74LS07是集电极开路输出同相输出驱动器，该器件的输出高电压达30V，灌电流达40mA，与之兼容的器件有74HC07，74HCT07 等。 74LS04，CD4069引脚排列图如图1所示。
图1 74LS04，CD4069引脚排列图 （3）与门和门与非 与门和与非门种类繁多，常见的与门有2输入、3输入、4输入与门等；与非门有2输入、3输入、4输入、8输入等，常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图如图2所示。 图2 常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图 74LS08是四2输人与门，74LS00和CD4011是四2输入与非门，74LS20是双4输人与非门。 2．集成门电路的应用 （1）定时灯光提醒器 电路如图3所示，由六非门CD4069（仅用到其中两个非门，分别用IC－1和IC－2表示）和电阻、电容、电源等组成，此电路可以在1～25分钟内预定提醒时间，使用时，利用时间标尺预定时间，打开电源开关，定时器绿灯亮，表示开始计时，到了预定的时间，绿灯灭，红灯亮。
双稳态电路的工作原理 双稳态电路是由什么组成的？他的工作原理是什么？ 一、工作原理 图一为双稳态电路，它是由两级反相器组成的正反馈电路，有两个稳定状态，或者是BG1导通、BG2截止；或者是BG1截止、BG2导通，由于它具有记忆功能，所以广泛地用于计数电路、分频电路和控制电路中，原理，图2（a）中，设触发器的初始状态为BG1导通，BG2截止，当触发脉冲方波从1端输入，经CpRp 微分后，在A点产生正、负方向的尖脉冲，而只有正尖脉冲能通过二极管D1作用于导通管BG1的基极是。ic1减小使BG1退出饱和并进入放大状态，于是它的集电极电位降低，经电阻分压器送到截止管BG2的基极，使BG2的基极电位下降，如果下降幅度足够时，BG2将由截止进入放大状态，因而产生下列正反馈过程（看下列反馈过程时，应注意：在图一的PNP电路中，晶体管的基极和集电极电位均为负值，所以uc1↓，表示BG1集电极电位降低，而uc1↑则表示BG1集电极电位升高，当BG1基极电位降低时，则ic1↑，反之当BG1基极电位升高时，ic1↓ ic1越来越小，ic2越来越大，最后到达BG1截止、BG2导通；接差触发脉冲方波从2端输入，并在t=t2时，有正尖脉冲作用于导通管BG2的基极，又经过正反馈过程，使BG1导通，BG2截止。以后，在1、2端的触发脉冲的轮流作用下，双稳电路的状态也作用相应的翻转，如图一（b）所示。 图一、双稳态电路 由上述过程可见：（1）双稳态电路的尖顶触发脉冲极性由晶体管的管型决定：PNP管要求正极性脉冲触发，而NPN管却要求负极性脉冲触发。（2）每触发一次，电路翻转一次，因此，从翻转次数的多少，就可以计算输入脉冲的个数，这就是双稳态电路能够计算的原理。 双稳态电路的触发电路形式有：单边触发、基极触发、集电极触发和控制触发等。 图二给出几种实用的双稳态电路。电路（a)中D3、D4为限幅二极管，使输出幅度限制在-6伏左右；电路（b）中的D5、D6是削去负尖脉冲；电路（C）中的ui1、ui2为单触发，ui为输入触发表一是上述电路的技术指标。 图二、几种实用的双稳态电路 表一几种双稳态触发器的技术指标 图二(a)(b)(c)(d) 管型二极管2AP32AP152AK1C2AK17 三极管3AX31B3AG403AK203DK3B 信号电平“0”（无信号）（V）000+6 “1”（有信号）（V）-6-6-90 工作频率（KHz）1060010008000 抗干扰电压（V）≥1≥1.5≥20.8-1 触发灵敏度（V)≤4≤4.8≤72.5 输出端的吸收能力（mA)≤4≤6.7≤210 输出端的发射能力（mA)≤44≤12≤127 输出脉冲的上升时间（μs）2≤0.30≤0.1≤0.1 输出脉冲的下降时间（μs）2≤0.36≤0.15≤0.1 对β值的要求＞5050-8060-90＞50 元件参数的允许化△β＜10,±5%△β＜10,±5%△β＜10,±5%△β＜10,±5%
什么是与门电路及与非门电路原理？ 什么是与门电路 从小巧的电子手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成集成电路的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。 什么是门电路 “门”顾名思义起开关作用。任何“门”的开放都是有条件的。例如．一名学生去买书包，只买既好看又给买的，那么他的家门只对“好看”与“结实”这两个条件同时具备的书包才开放。 门电路是起开关作用的集成电路。由于开放的条件不同，而分为与门、非门、与非门等等。 与门 我们先学习与门，在这之前请大家先看图15-16，懂得什么是高电位，什么是低电位。
图15-17甲是我们实验用的与用的与门，它有两个输入端Ａ、Ｂ和一个输出端。图15-17乙是它连人电路中的情形，发光二极管是用来显示输出端的电位高低：输出端是高电位，二极管发光；输出端是低电位，二极管不发光。 实验 照图15-18甲、乙、丙、丁的顺序做实验。图中由A、B引出的带箭头的弧线，表示把输入端接到高电位或低电位的导线。每次实验根据二极管是否发光，判定输出端电位的高低。
输入端着时，它的电位是高电位，照图15-18戊那样，让两输人端都空着，则输出瑞的电位是高电位，二极管发光。 可见，与门只在输入端A与输入端Ｂ都是高电位时，输出端才是高电位；输入端Ａ、Ｂ只要有一个是低电位，或者两个都是低电位时，输出端也是低电位。输人端空着时，输出端是高电位。 与门的应用 图15-19是应用与门的基本电路，只有两个输入端Ａ、Ｂ同低电位间的开关同时断开，Ａ与Ｂ才同时是高电位，输出端也因而是高电位，用电器开始工作。
NE555为8脚时基集成电路， 各脚主要功能（集成块图在下面） 1地GND 2触发 3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值）7放电 8电源电压Vcc 应用十分广泛，可装如下几种电路： 1。单稳类电路 作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。 2。双稳类电路 作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 3。无稳类电路 作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。
单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。
Lab 2 二与非门电路原理图设计 1.实验目的 1.1了解Schematic设计环境 1.2掌握二与非门电路原理图输入方法 1.3掌握逻辑符号创建方法 2.实验原理 2.1Schematic设计环境 启动Schematic Editor后，在命令解释窗口CIW中，打开任意库与单元中的Schematic视图，浏览Schematic Editing窗口如图2.1所示，顶部为菜单栏（Menu），左侧为图标栏（Icon Bar），具体介绍如下： 图2.1 Schematic Editing窗口 菜单栏 菜单栏中可选菜单有Tool、Design、Window、Edit、Add、Check、Sheet、Options等项。其中常用菜单有： Tool菜单提供设计工具以及辅助命令。比如，lab4、lab5所使用的仿真工具ADE，就在Tool下拉菜单中。 Window菜单中的各选项有调整窗口的辅助功能。比如，Zoom选项对窗口放大（Zoom in）与缩小（Zoom out），fit选项将窗口调整为居中，redraw选项为刷新。 Edit菜单实现具体的编辑功能，主要有取消操作（Undo）、重复操作（Redo）、拉伸（Stretch）、拷贝（copy）、移动（Move）、删除（Delete）、旋转（Rotate）、属性（Properties）、选择（Select）、查找（Search）等子菜单，在以下实验中将大量应用。 Add菜单用于添加编辑所需要的各种素材，比如元件（Instance）或输入输出端点（pin）等。 图标栏 图标栏内的所有命令都可以在菜单栏实现，图标栏提供使用频率较高的一些
图是采用分立元件构成的双稳态电路，从电路中可以看出，一只三极管的集电极与另一只三极管的基极耦合，Uol、Uo2是这一双稳态电路的两个输出信号。两管的基极通过R3和R5接触发信号U。通常，这种电路中的元器件参数对称，即VT1、VT2性能参数一致，R1=R6，R2=R4，R3=R5。 (1)当没有输入触发信号时，接通直流工作电压VcC，虽然电路中元器件参数对称，但不可能是绝对一样的，设接通电源后VT1的导通程度大于VT2，这样VT1管的基极和集电极电流增大较快（VcC经Rl加到VT1集电极，R6和R4为VT1提供基极电流），使VT1的集电极电压下降较快，通过R2使VT2基极电压下降，其集电极电压上升，再经R4使VT1的基极电压进一步上升，其基极电流更大，显然这是正反馈过程，所以很快使VT1处于饱和状态。 由于VT1饱和后集电极电压（饱和压降）只有0.2V，这一电压经R2加到VT2的基极，使VT2处于截止状态。此时，VT1集电极输出电压Uo1为低电平；VT2集电极输出电压U02为高电平。只要外电路中没有出现有效的触发信号，这一电路将始终保持VT1饱和、VT2截止的稳定状态。 如若在电源接通之后设VT2导通电流大于VT1，则通过电路的正反馈过程，会使VT1处于截止、VT2处于饱和的稳定状态，此时Uol为高电平，U。。低电平。只要外电路中没有出现有效的触发信号，这一电路始终保持这一稳定状态。 (2)当有触发信号作用于电路时，电路的状态将发生变化。电路中，Cl和R7构成微分电路，输入脉冲信号U．经过微分后，获得正、负尖顶脉冲，由于二极管VD1的单向导电性，只能让负尖顶脉冲通过，将正尖顶脉冲去掉。 设初始时双稳态电路处于VT1饱和、VT2截止的稳态。触发电路送来的负尖顶脉冲通过R3和R5，同时加到VT1和VT2基极。由于VT2截止，所以负脉冲加到VT2基极后使基极电压更低，这对VT2无作用。 负脉冲加到饱和管VT1的基极后，使VT1的基极电压下降，其基极电流和集电极电流减小，集电极电压升高，通过R2耦合使VT2的基极电压升高，其集电极电压下降，又通过R4耦合使VT1的基极电压进一步下降，这一正反馈过程，很快使VT1从饱和转为截止，而VT2
实验二组合逻辑设计 一、实验目的 1、掌握组合电路设计的具体步骤和方法； 2、巩固门电路的运用和电路搭建能力； 3、掌握功能表的建立与运用； 4、为体验MSI（中规模集成电路）打基础。 二、实验使用的器件和设备 四2输入异或门74LS86 1片 四2输入正与非门74LS00 1片 TDS-4数字系统综合实验平台1台 三、实验内容 1．测试四2输入异或门74LS86 一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 2．测试四2输人与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3．等价变换Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 4．画出变换后的原理图和接线图。 四、实验过程 1、选择实验题目，分析逻辑功能 用门电路设计一位的全加器 一位全加器：在进行两个数的加法运算时不仅要考虑被加数和加数而且要考虑前一位(低位)向本位的进位的一种逻辑器件。 2、根据逻辑功能写出真值表； 3、根据真值表写出逻辑函数表达式； Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 4、利用卡诺图法或布尔代数法对逻辑函数表达式进 行化简； 不需化简 Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 5、将化简的逻辑表达式等价变换，统计出实验所需芯片；
Si=Ai○十Bi○十Ci-1 所需芯片： 四2输入异或门74LS86 1片 四2输入正与非门74LS00 1片 6、根据各芯片的引脚图，测试所有需用芯片的功能，画出各芯片的功能表； VCC VCC 74LS86接线图 74LS00接线图 74LS 86芯片测试结果74LS00 芯片测试结果
实验3.2 与非门逻辑功能测试及组成其它门电路 一、实验目的： 1.熟悉THD-1型(或Dais-2B型)数电实验箱的使用方法。 2. 了解基本门电路逻辑功能测试方法。 3．学会用与非门组成其它逻辑门的方法。 二、实验准备： 1. 集成逻辑门有许多种，如：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、OC门、TS门等等。但其中与非门用途最广，用与非门可以组成其它许多逻辑门。 要实现其它逻辑门的功能，只要将该门的逻辑函数表达式化成与非-与非表达式，然后用多个与非门连接起来就可以达到目的。例如，要实现或门Y=A+B， A ，可用三个与非门连根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式可以写成：Y=B 接实现。 集成逻辑门还可以组成许多应用电路，比如利用与非门组成时钟脉冲源电路就是其中一例，它电路简单、频率范围宽、频率稳定。 2. 集成电路与非门简介： 74LS00是“TTL系列”中的与非门，CD4011是“CMOS系列”中的与非门。它们都是四-2输入与非门电路，即在一块集成电路内含有四个独立的与非门。每个与非门有2个输入端。74LS00芯片逻辑框图、符号及引脚排列如图
与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出才是低电平(即有“0”得“1”，全 “1”得“0”）。其逻辑函数表达式为：B =。 Y? A TTL电路对电源电压要求比较严，电源电压Vcc只允许在+5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。 CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管同时用于一个集成电路中，成为组合两种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。CMOS电路的主要优点是： (1). 功耗低，其静态工作电流在10-9A数量级，是目前所有数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。 (2).高输入阻抗，通常大于1010Ω，远高于TTL器件的输入阻抗。 (3). 接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的99.9%以上，低电平可达电源电压的0.1%以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声容限很高。 (4).电源电压范围广，可在+5V~+18V范围内正常运行。 3．集成电路芯片简介： 数字电路实验中所用到的集成电路芯片都是双列直插式的，其引脚排列规则如图3.2.3所示。识别方法是：正对集成电路型号(如74LS00)或看标记(左边的缺口或小圆点标记)，从左下角开始按逆时针方向数1、2、3...依次数到最后一脚(在左上角)。在标准型TTL集成电路中，电源端Vcc一般排在左上角，接地端GND 一般排在右下角。如74LS00为14脚芯片，14脚为Vcc，7脚为GND。若芯片 集成电路使用注意事项：
什么就是与门电路及与非门电路原理？ 什么就是与门电路 从小巧的电子手表,到复杂的电子计算机,它们的许多元件被制成集成电路的形式,即把几十、几百,甚至 成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最 多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。 什么就是门电路 “门”顾名思义起开关作用。任何“门”的开放都就是有条件的。例如.一名学生去买书包,只买既好瞧 又给买的,那么她的家门只对“好瞧”与“结实”这两个条件同时具备的书包才开放。 门电路就是起开关作用的集成电路。由于开放的条件不同,而分为与门、非门、与非门等等。 与门 我们先学习与门,在这之前请大家先瞧图15-16,懂得什么就是高电位,什么就是低电位。 图15-17甲就是我们实验用的与用的与门,它有两个输入端Ａ、Ｂ与一个输出端。图15-17乙就是它连人 电路中的情形,发光二极管就是用来显示输出端的电位高低:输出端就是高电位,二极管发光;输出端就是 低电位,二极管不发光。
实验 照图15-18甲、乙、丙、丁的顺序做实验。图中由A、B引出的带箭头的弧线,表示把输入端接到高电位或低电位的导线。每次实验根据二极管就是否发光,判定输出端电位的高低。 输入端着时,它的电位就是高电位,照图15-18戊那样,让两输人端都空着,则输出瑞的电位就是高电位,二极管发光。 可见,与门只在输入端A与输入端Ｂ都就是高电位时,输出端才就是高电位;输入端Ａ、Ｂ只要有一个就是低电位,或者两个都就是低电位时,输出端也就是低电位。输人端空着时,输出端就是高电位。 与门的应用
图15-19就是应用与门的基本电路,只有两个输入端Ａ、Ｂ同低电位间的开关同时断开,Ａ与Ｂ才同时就 是高电位,输出端也因而就是高电位,用电器开始工作。 实验 照图15-20连接电路。图中输入端与低电位间连接的就是常闭按钮开关,按压时断开,不压时接通。 观察电动机在什么情况下转动。 如果图15-20的两个常闭按钮开关分别装在汽车的前后门,图中的电动机就是启动汽车内燃机的电动机, 当车间关紧时常闭按钮开关才能被压开,那么这个电路可以保证只有两个车门都关紧时汽车才能开动。 与非门,与非门就是什么意思 DTL与非门电路: 常将二极管与门与或门与三极管非门组合起来组成与非门与或非门电路,以消除在串接时产生的电平偏离, 并提高带负载能力。
CMOS与非门集成电路设计 目录 一、实践目的 (1) 二、实践要求 (1) 三、实验内容 (1) （一）与非门 (1) （二）Tanner Pro EDA工具简介 (1) （三）使用S-Edit设计电路原理图 (3) （四）T-Spice模拟分析 (7) （五）L-Edit版图设计 (12) （六）LVS比较 (20) 四、与非门工作曲线分析 (23) （一）直流分析 (23) （二）负载电容瞬态分析 (26) 五、实践总结 (30)
一、实践目的 根据半导体集成电路和VLSI课程所学知识，以及数字电路等课程的知识，使用集成电路工艺完成CMOS与非门单元电路的设计。希望通过此单元电路的全面学习来完全掌握数字集成电路的设计流程，熟练掌握Tanner Pro EDA工具软件的使用。 二、实践要求 所完成的电路设计包括逻辑表达式，真值表，电路原理图及仿真曲线图，版图，LVS报告，后仿真曲线及分析。负载要求可驱动1pF电容，在测试中分别加载1fF,100fF,500fF,0.5pF,1pF,2pF电容，进行延时以及曲线slop等比较。 三、实验内容 （一）与非门 与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。其电路符号、逻辑表达式和真值表如图3.1.1所示。 图3.1.1、与非门 （二）Tanner Pro EDA工具简介 Tanner Pro是一套集成电路设计软件，包括S-EDIT，T-SPICE，W-EDIT，
L-EDIT，与LVS。他们的主要功能分别如下： ↗S-Edit：编辑电路原理图 ↗T-Spice：电路分析与仿真模拟 ↗W-Edit：显示T-Spice模拟波形结果 ↗L-Edit：编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截面观察、电路转化 ↗LVS：电路图与布局结果对比 Tanner Pro的设计流程可用图3.2.1表示。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，返回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，再交由工厂去制作半导体过程中需要的掩膜版。 图3.2.1、Tanner设计流程
双稳态电路图
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NE555为8脚时基集成电路， 各脚主要功能（集成块图在下面） 1地 GND 2触发 3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值）7放电 8电源电压Vcc 应用十分广泛，可装如下几种电路： 1。单稳类电路 作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。 2。双稳类电路 作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 3。无稳类电路 作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。
第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。 第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。 双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。555双稳电路可分成2种。 第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定，2段输入；也可是2端固定，6端输入。
什么是与门电路 从小巧的电子手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成集成电路的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。 什么是门电路 “门”顾名思义起开关作用。任何“门”的开放都是有条件的。例如．一名学生去买书包，只买既好看又给买的，那么他的家门只对“好看”与“结实”这两个条件同时具备的书包才开放。 门电路是起开关作用的集成电路。由于开放的条件不同，而分为与门、非门、与非门等等。 与门 我们先学习与门，在这之前请大家先看图15-16，懂得什么是高电位，什么是低电位。 图15-17甲是我们实验用的与用的与门，它有两个输入端Ａ、Ｂ和一个输出端。图15-17乙是它连人电路中的情形，发光二极管是用来显示输出端的电位高低：输出端是高电位，二极管发光；输出端是低电位，二极管不发光。 实验 照图15-18甲、乙、丙、丁的顺序做实验。图中由A、B引出的带箭头的弧线，表示把输入端接到高电位或低电位的导线。每次实验根据二极管是否发光，判定输出端电位的高低。 输入端着时，它的电位是高电位，照图15-18戊那样，让两输人端都空着，则输出瑞的电位是高电位，二极管发光。 可见，与门只在输入端A与输入端Ｂ都是高电位时，输出端才是高电位；输入端Ａ、Ｂ只要有一个是低电位，或者两个都是低电位时，输出端也是低电位。输人端空着时，输出端是高电位。 与门的应用 图15-19是应用与门的基本电路，只有两个输入端Ａ、Ｂ同低电位间的开关同时断开，Ａ与Ｂ才同时是高电位，输出端也因而是高电位，用电器开始工作。 实验
目录 1绪论 (2) 1.1 设计背景 (2) 1.2设计目标 (2) 2与门电路设计 (3) 2.1电路原理 (3) 2.2电路结构 (3) 2.3与门电路仿真波形 (4) 2.4与门电路的版图绘制及DRC验证 (5) 2.5与门电路版图仿真 (6) 2.6 LVS检查匹配 (6) 总结 (8) 参考文献 (9) 附录一版图网表： (10) 附录二电路图网表 (12)
1绪论 1.1 设计背景 Tanner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 Editor)、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。 1.2设计目标 1.用MOS场效应管实现二输入与门电路。 2.用tanner软件中的原理图编辑器S-Edit编辑反相器电路原理图。 3.用tanner软件中的W-Edit对反相器电路进行仿真，并观察波形。 4.用tanner软件中的L-Edit绘制反相器版图，并进行DRC验证。 5.用W-Edit对反相器的版图电路进行仿真并观察波形。 6.用tanner软件中的layout-Edit对反相器进行LVS检验观察原理图与版图的 匹配程度。
实验二 TTL 与非门电路参数测试 一、实验目的 ·掌握TTL 与非门主要参数的测试方法。 ·掌握TTL 与非门电压传输特性的测试方法。 ·熟悉集成元器件管脚排列特点。 二、实验原理 TTL 集成与非门是数字电路中广泛使用的一种基本逻辑门，使用时必须对它的逻辑功能、主要参数和特性曲线进行测试，以确定其性能好坏。 本实验采用TTL 集成元器件74LS00与非门进行测试。它是一个2输人端4与非门，形状为双列直插式，逻辑表达式为F ＝A ·B ，其逻辑符号及外引线排列图如图 1—1(a)(b)(c)(d)所示。
1．TTL与非门主要参数 (1)输出高电平V OH和输出低电平V OL V OH是指与非门一个以上的输入端接低电平或接地时，输出电压的大小。此时门电路处于截止状态。如输出空载，V OH必须大于标准高电平(V SH＝2.4V)，一般在3.6V左右。当输出端接有拉电流负载时，V OH将降低。 V OL是指与非门的所有输人端均接高电平时，输出电压的大小。此时门电路处于导通状态。如输出空载，V OL必须低于标准低电平(V SL＝0.4V)，约为0.1V左右。接有灌电流负载时，V OL将上升。 (2)低电平输入电流I IL I IL是指当一个输入端接地，而其他输入端悬空时，输入端流向接地端的电流，又称为输入短路电流。I IL的大小关系到前一级门电路能带动负载的个数。 (3)高电平输入电流I IH I IH是指当一个输入端接高电平，而其他输入端接地时，流过接高电平输入端的电流，又称为交叉漏电流。它主要作为前级门输出为高电平时的拉电流。当I IH太大时，就会因为“拉出”电流太大，而使前级门输出高电平降低。 (4)输入开门电平V ON和关门电平V OFF V ON是指与非门输出端接额定负载时，使输出处于低电平状态时所允许的最小输入电压。换句话说，为了使与非门处于导通状态，输入电平必须大于V ON。 V OFF是指使与非门输出处于高电平状态所允许的最大输人电压。 (5)扇出系数N0 N0是说明输出端负载能力的一项参数，它表示驱动同类型门电路的数目。N0的大小主要受输出低电平时，输出端允许灌人的最大电流的限制，如灌人负载电流超出该数值，输出低电平将显著抬高，造成下一级逻辑电路的错误动作。