使用Tanner L-Edit绘制RS触发器电路版图
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4.3 集成电路自动设计工具软件掩模版图编辑操作利用计算集成电路自动设计工具软件L-EDIT 实现移相掩模图形布局设计及交互式图形编辑。
Tanner Research,Inc.开发的一种很优秀的集成电路设计工具 (Tanner IC Design Tools) 软件,最大的特点是可用于任何个人计算机(PC机)、它不仅具有强大的集成电路设计、模拟验证、版图编辑和自动布局布线等功能,而且图形处理速度快、编辑功能强、通俗易学、使用方便,很实用于任何个人进行集成电路设计或其它微细图形加工的版图设计工作。
早期(1988)Tanner EDA Tools 是一种可以运行于PC-DOS或MS-DOS操作系统的IBM PC及其兼容机的交互式集成电路版图设计工具软件包、(当然也能运行于Macintoshcs苹果机和带X-windos的UNIX工作站),通过十多年的扩充、改进,几乎每年都有一种新的修改版,到目前已经推出到1988-2002 Tanner EDA 版本,其强大的EDA功能不比SUN 工作站上运行的Cadence设计软件逊色,可以用来完成任何复杂度的IC 设计,但它却能够运行于任何微机上的Windows 98/ Windows ME/ Windows NT/ Windows 2000/ Windows XP等各种操作系统平台上,为设计软件的普及、推广、应用创造了非常有利的条件。
教程以具有代表性的1998年Tanner EDA Tools 版本为基础对Tanner集成电路设计工具软件作全面的介绍,抛砖引玉,读者可以在此基础上,对其他版本功能作进一步探讨。
整个设计工具大体上可以归纳为两大部分,即以S-Edit为核心的集成电路设计、模拟、验证模块和以L-Edit为核心的集成电路版图编辑与自动布图布线模块。
前者包括电路图编辑器S-Edit、电路模拟器T-Spice和高级模型软件、波形编辑器W-Edit、Net Tran网表转换器、门电路模拟器GateSim以及工艺映射库、符合库SchemLib、Spice元件库等软件包,构成一个完整的集成电路设计、模拟、验证体系,每个模块互相关联又相对独立,其中S-Edit可以把设计的电路图转换成SPICE,VHDL,EDIF和TPR 等网表文件输出,提供模拟或自动布图布线。
4.1基本RS 触发器由门电路构成的基本RS 触发器是最简单的触发器,它是构成其他各类触发器的基本单元,其他各类触发器是在基本RS 触发器的基础上发展起来的。
本节重点介绍与非门组成的基本RS 触发器。
1.电路结构由两个与非门交叉耦合组成的基本RS 触发器,其电路结构如图4-1-l(a)所示。
图中Q 和Q 非为触发器的输出端,一般以Q 端表示触发器的状态,若Q 端为高电平,则认为触发器处于置位状态或处于逻辑“l”;若Q 端为低电平,则认为触发器处于复位状态,或处于逻辑“0”。
图中、为触发器的输入端,称为置位端或置1端,有时D R D S D S 也称为直接置1端,称为复位端或置0端,有时也称为直接置0端。
D R 图4-1-1(b)所示是基本RS 触发器的逻辑符号,逻辑符号中小圆圈和、上的非D R D S 号都表示输入信号只在低电平时对触发器起作用。
2.基本RS 触发器的工作原理及特点(1)触发器的两个稳态——“0”态(Q =0,=1)和“1”态(Q =l ,=0)Q Q (2)在一定的信号作用下,两个稳态——“0”态和“1”态可以互相转换如果触发器原来的状态是“0”态,在输入=0,=1后,它将迅速过渡到D S D R “1”态。
同理,如果触发器原来的状态是“l”态,在输入=l ,=0后,它将迅D S D R 速过渡到“0”态。
使触发器过渡到“0”态的过程称为触发器置0(复位)。
(3)信号撤走后,触发器的稳态在一定的条件下能保持不变,即触发器具有记忆(存储)旨意学干带要措施 (主题准度召”、子教做育党员下简、合格全员中学号教育落实实”能力. =1,=1时,触发器可能稳定在“0”态,也可能稳定在“l”态,究竟处于D R D S 哪个状态,决定于前一时刻触发器的输出状态,如果前一时刻触发器稳定“0”态(Q =0,=1)。
同理,如果前一个时刻触发器稳定在“1”态;当=1,=1时,触发器的Q D R D S 输出仍为“1”态。
基本RS触发器工作原理基本RS触发器工作原理基本RS触发器的电路如图1(a)所示。
它是由两个与非门,按正反馈方式闭合而成,也可以用两个或非门按正反馈方式闭合而成。
图(b)是基本RS触发器逻辑符号。
基本RS触发器也称为闩锁(Latch)触发器。
(a) (b)图1 基本RS触发器电路图和逻辑符号定义A门的一个输入端为R d端,低电平有效,称为直接置“0”端,或直接复位端(Reset),此时S d端应为高电平;B门的一个输入端为S d端,称为直接置“1”端,或直接置位端(Set),此时R d端应为高电平。
我们定义一个与非门的输出端为基本RS触发器的输出端Q ,图中为B门的输出端。
另一个与非门的输出端为Q 端,这两个端头的状态应该相反。
因基本RS触发器的电路是对称的,定义A门的输出端为Q端,还是定义B门的输出端为Q端都是可以的。
一旦Q端确定,R d和S d端就随之确定,再不能任意更改。
2 两个稳态这种电路结构,可以形成两个稳态,即Q=1,Q=0,Q=0,Q =1当Q=1时,Q=1和R d=1决定了A门的输出,即Q=0 ,Q=0反馈回来又保证了Q=1 ;当Q=0时,Q=1,Q=1和S d=1决定了B门的输出,即Q=0,Q=0又保证了Q =1 。
在没有加入触发信号之前,即R d和S d端都是高电平,电路的状态不会改变。
3 触发翻转电路要改变状态必须加入触发信号,因是与非门构成的基本RS触发器,所以,触发信号是低电平有效。
若是由或非门构成的基本RS触发器,触发信号是高电平有效。
R d和S d是一次信号,只能一个一个的加,即它们不能同时为低电平。
在R d端加低电平触发信号,R d =0,于是Q =1 ,Q =1和S d=1决定了Q=0 ,触发器置“0”。
R d是置“0”的触发器信号。
Q=0以后,反馈回来就可以替代R d=0的作用,R d=0就可以撤消了。
所以,R d不需要长时间保留,是一个触发器信号。
在S d端加低电平触发信号,S d=0,于是Q=1 ,Q=1和R d=1决定了Q=0 ,触发器置“1”。