集成电路课程设计
范例
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集成电路课程设计
1.目的与任务
本课程设计是《集成电路分析与设计基础》的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计基础上，训练综合运用已掌握的知识，利用相关软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计→电路设计及模拟→版图设计→版图验证等正向设计方法。
2.设计题目与要求
2.1设计题目及其性能指标要求
器件名称：含两个2-4译码器的74HC139芯片
要求电路性能指标：
（1）可驱动10个LSTTL电路（相当于15pF电容负载）；
（2）输出高电平时，|I OH|≤20μA，V OH，min=4.4V；
（3）输出底电平时，|I OL|≤4mA，V OL，man=0.4V；
（4）输出级充放电时间t r=t f，t pd＜25ns；
（5）工作电源5V，常温工作，工作频率f work=30MHz，总功耗P max＝150mW。
2.2设计要求
1.独立完成设计74HC139芯片的全过程；
2.设计时使用的工艺及设计规则： MOSIS:mhp_n12；
3.根据所用的工艺，选取合理的模型库；
4.选用以lambda(λ)为单位的设计规则；
5.全手工、层次化设计版图；
6.达到指导书提出的设计指标要求。
3.设计方法与计算
3.174HC139芯片简介
74HC139是包含两个2线-4线译码器的高速CMOS数字电路集成芯片，能与TTL集成电路芯片兼容，它的管脚图如图1所示，其逻辑真值表如表1所示：
图1 74HC139芯片管脚图
表1 74HC139真值表
片选输入数据输出
C s A1 A0 Y0 Y1Y2Y3
0 0 0 0 1 1 1
0 0 1 1 0 1
0 1 0 1 1 0 1
从图1能够看出74HC139芯片是由两片独立的2—4译码器组成的，因此设计时只需分析其中一个2—4译码器即可，从真值表我们能够得出Cs 为片选端，当其为0时，芯片正常工作，当其为1时，芯片封锁。A1、A0为输入端，Y0-Y3为输出端，而且是低电平有效。
2—4译码器的逻辑表示式，如下所示：
01010A A C A A C Y s s ⋅⋅=++= 01011A A C A A C Y s s ⋅⋅=++= 01012A A C A A C Y s s ⋅⋅=++= 01013A A C A A C Y s s ⋅⋅=++=
74HC139的逻辑图如图2所示：
图2 74HC139逻辑图
3.2电路设计
本次设计采用的是m12_20的模型库参数进行各级电路的尺寸计算，其参数如下：
NMOS: εox=3.9×8.85×10﹣12F/m μn=605.312×10﹣4㎡/Vs tox=395×10﹣10m Vtn=0.81056V
PMOS: εox=3.9×8.85×10﹣12F/m μp=219×10﹣4㎡/Vs
tox=395×10﹣10m Vtp=﹣0.971428V
3.2.1 输出级电路设计
根据要求输出级电路等效电路图如图3所示，输入Vi为前一级的输出，可认为是理想的输出，即V IL=Vss, V IH=VDD。
