数字集成电路设计实验报告

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哈尔滨理工大学数字集成电路设计实验报告

学院:应用科学学院

专业班级:电科12 - 1班

学号:32

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2015年5月20日

实验一、反相器版图设计

1.实验目的

1)、熟悉mos晶体管版图结构及绘制步骤;

2)、熟悉反相器版图结构及版图仿真;

2. 实验内容

1)绘制PMOS布局图;

2)绘制NMOS布局图;

3)绘制反相器布局图并仿真;

3. 实验步骤

1、绘制PMOS布局图:

(1) 绘制N Well图层;(2) 绘制Active图层; (3) 绘制P Select图层;

(4) 绘制Poly图层; (5) 绘制Active Contact图层;(6) 绘制Metal1图层;

(7) 设计规则检查;(8) 检查错误; (9) 修改错误; (10)截面观察;

2、绘制NMOS布局图:

(1) 新增NMOS组件;(2) 编辑NMOS组件;(3) 设计导览;

3、绘制反相器布局图:

(1) 取代设定;(2) 编辑组件;(3) 坐标设定;(4) 复制组件;(5) 引用nmos组件;(6) 引用pmos组件;(7) 设计规则检查;(8) 新增PMOS基板节点组件;(9) 编辑PMOS基板节点组件;(10) 新增NMOS基板接触点; (11) 编辑NMOS基板节点组件;(12) 引用Basecontactp组件;(13) 引用Basecontactn 组件;(14) 连接闸极Poly;(15) 连接汲极;(16) 绘制电源线;(17) 标出Vdd 与GND节点;(18) 连接电源与接触点;(19) 加入输入端口;(20) 加入输出端口;(21) 更改组件名称;(22) 将布局图转化成T-Spice文件;(23) T-Spice 模拟;

4. 实验结果

nmos版图

pmos版图

反相器的版图

反相器的spice文件反相器的仿真曲线

5.实验结论

通过对仿真曲线的分析,当输入为高电平时,输出为低电平;当输入为低电平时,输出为高电平。所以通过版图仿真曲线的分析,我们所绘制的版图具有反相器的功能。

实验二、反相器的电路设计

1. 实验目的:

1、熟悉静态互补反相器电路;

2、掌握反相器静态及瞬态测试方法;

3、了解晶体管尺寸大小对反相器性能的影响。

2. 实验内容:

1、绘制反相器电路图;

2、反相器瞬时分析;

3、反相器直流分析;

4、观察晶体管宽长比对VTC曲线的影响;

5、观察电源电压比对VTC曲线的影响。

3. 实验步骤:

1、绘制反相器电路图:

(1) 编辑模块;(2) 从组件库引用模块;(3) 编辑反相器;(4) 加入联机;

(5) 加入输入端口与输出端口;(6) 建立反相器符号;(7)加入输入端口与

输出端口;(8) 更改模块名称;(9) 输出成SPICE文件;

2、反相器瞬时分析:

(l) 复制inv模块;(2)打开inv模块;(3) 加入工作电源; (4) 加入输入信号;(5) 更改模块名称;(6)输出成SPICE文件(7)加载包含文件;

(8)分析设定(9)输出设定;(10)进行模拟;(11)观看结果;(12)分析结果;

(13)时间分析;(14) 进行模拟;(15) 观看时间分析结果;

(16)测试上升时间(tr)、从输入到输出的延迟(tpHL,tpLH),并手工计算反相器的门延迟tp。

(17)选中反相器当中的nmos或者pmos晶体管,选择Edit---Edit Object 命令,按(18)中的要求修改Properties中晶体管的宽度W,保存后重新进行反相器的瞬态分析,并测量输出的下降延迟(tf)、上升时间(tr)、从输入到输出的延迟(tpHL,tpLH),并计算反相器的门延迟tp。观察晶体管大小改变后对延迟的影响。另:晶体管的宽度W也可以在文件中直接改变M1或者M2描述语句中W后的数值。

(18)晶体管宽度W修改要求:示例中nmos晶体管M1和pmos晶体管M2大小相同,长L=2,宽W=22。修改时要求(I)修改pmos晶体管M2的宽度,nmos

晶体管M1大小保持不变,使得M1 M2。

3、反相器直流分析:

(1) 复制inv模块;(2) 打开inv模块;(3)加入工作电源; (4)加入输入信

号(5)更改模块名称;(6)编辑Source v dc对象;(7) 输出成SPICE 文件;(8) 加载包含文件;(9)分析设定;(10)输出设定;(11)进行模拟;

(12)观看结果;

4、观察晶体管宽长比对VTC曲线的影响:

选中反相器当中的nmos或者pmos晶体管,选择Edit---Edit Object命令,按要求修改Properties中晶体管的宽度W,保存后重新进行反相器的扫描分析,观察晶体管大小改变后对VTC曲线的影响。另:晶体管的宽度W也可以在文件中直接改变M1或者M2描述语句中W后的数值。

晶体管宽度W修改要求:示例中nmos晶体管M1和pmos晶体管M2大小相同,长L=2,宽W=22。修改时要求(I)修改pmos晶体管M2的宽度,nmos晶体管M1大小保持不变,使得M1 M2。

5、观察电源电压比对VTC曲线的影响:

修改电源电压vvdd的电压值,查看电源电压改变对VTC曲线的影响。

4. 实验结果

反相器的电路图

加入输入电压信号及反相器的spicce文件