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文檔簡介
1、<p> 集成電路課程設(shè)計(jì) ----含2個 2-4線譯碼器的74HC139芯片</p><p><b> 一.目的與任務(wù)</b></p><p> 本課程設(shè)計(jì)是《集成電路分析與設(shè)計(jì)》的實(shí)踐課程,其主要目的是為了在了解了集成電路的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的學(xué)習(xí)集成電路的設(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)通過對TANNER TOOLS PRO工具的使用讓我們能夠從簡單入手到能設(shè)
2、計(jì)一個完整的芯片,。并進(jìn)行電路仿真對比。</p><p> 二.課程設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求</p><p><b> 2.1 設(shè)計(jì)題目</b></p><p> 1. 器件名稱:一個3-8譯碼器的74HC138芯片; </p><p> 2. 要求的電路性能指標(biāo):</p><p> ?。?)
3、可驅(qū)動10個LSTTL電路(相當(dāng)于15pF電容負(fù)載);</p><p> ?。?)輸出高電平時,︱IoH︱≤20uA,Voh,min=4.4V;</p><p> ?。?)輸出低電平時,︱IoL︱≤4mA,Vol,max=0.4V;</p><p> ?。?)輸出級充放電時間t= t,t<25ns;</p><p> ?。?)工作電源5
4、V,常溫工作,工作頻率f=30MHz,總功耗P=150mW。</p><p><b> 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p> (1) 功能分析及邏輯設(shè)計(jì)</p><p><b> ?。?) 電路設(shè)計(jì)</b></p><p> (3)估算功耗與延時</p><p>
5、 ?。?)電路模擬與仿真</p><p> ?。?)版圖設(shè)計(jì)(全手工、層次化設(shè)計(jì))</p><p> ?。?)版圖檢查:DRC與LVS</p><p> ?。?)后仿真(選做)</p><p><b> ?。?)版圖數(shù)據(jù)提交</b></p><p><b> 2.3 設(shè)計(jì)要求</
6、b></p><p> ?。?)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)74HC138 芯片的全過程;</p><p> ?。?)設(shè)計(jì)時使用的工藝及設(shè)計(jì)規(guī)則:MOSIS:mamin08;</p><p> ?。?)根據(jù)所用的工藝,選取合理的模型庫;</p><p> ?。?)選用以lambda(λ)為單位的設(shè)計(jì)規(guī)則;</p><p> ?。?/p>
7、5)全手工、層次化設(shè)計(jì)版圖;</p><p> ?。?)達(dá)到指導(dǎo)書提出的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。</p><p> 三、74HC139電路簡介</p><p> 3.1 通用74HC139芯片的引腳圖</p><p> 74HC139芯片包含兩個2-4譯碼器,它的通用引腳圖入圖1</p><p> 其中,(1A0、1A1
8、)和(2A0、2A1)分別為兩個譯碼器的地址輸入端,而1E(以下取名為Csa)和2E(以下取名為Csb)分別為兩個譯碼器的使能端(低電平有效),1Y0~1Y7和2Y0~2Y7為譯碼器的數(shù)據(jù)輸出端。</p><p> 3.2通用74HC139的真值表</p><p> 通用74HC139的真值表如表一</p><p><b> 表一</b>
9、</p><p> 3.3通用74HC139的邏輯表達(dá)式</p><p> 根據(jù)表一,我們可以很容易得到一下的邏輯表達(dá)式</p><p> Y0=E+A1+A0=</p><p> Y1=E+A1+ =</p><p><b> Y2=E++A0=</b></p><
10、p><b> Y3=E++=</b></p><p> 3.4通用74HC139的邏輯圖,如圖2所示</p><p> 圖二所示為通用74HC139芯片的其中一個譯碼器的邏輯圖。</p><p><b> 四、 電路設(shè)計(jì)</b></p><p> 4.1 工藝與設(shè)計(jì)規(guī)則與模型的選取&
11、lt;/p><p> 1.根據(jù)規(guī)定選擇MOSIS:mhp—n05為工藝與設(shè)計(jì)規(guī)則,得λ=0.35um,使用N Well</p><p> 2.根據(jù)需要選擇ml2_125.md為模型,可得如下數(shù)據(jù):</p><p> ********************************************************</p><p&
12、gt; .model nmos nmos</p><p> + Level=2 Ld=0.0u Tox=225.00E-10</p><p> + Nsub=1.066E+16 Vto=0.622490 Kp=6.326640E-05</p><p> + Gamma=.639243
13、 Phi=0.31 Uo=1215.74</p><p> + Uexp=4.612355E-2 Ucrit=174667 Delta=0.0</p><p> + Vmax=177269 Xj=.9u Lambda=0.0</p><p> + Nfs=4.55168E+12
14、 Neff=4.68830 Nss=3.00E+10</p><p> + Tpg=1.000 Rsh=60 Cgso=2.89E-10</p><p> + Cgdo=2.89E-10 Cj=3.27E-04 Mj=1.067</p><p> + Cjsw=1.74E-10
15、 Mjsw=0.195</p><p> .model pmos pmos</p><p> + Level=2 Ld=.03000u Tox=225.000E-10 </p><p> + Nsub=6.575441E+16 Vto=-0.63025 Kp=2.635440E-05</p>
16、<p> + Gamma=0.618101 Phi=.541111 Uo=361.941</p><p> + Uexp=8.886957E-02 Ucrit=637449 Delta=0.0</p><p> + Vmax=63253.3 Xj=0.112799u Lambda=0.0 </p&g
17、t;<p> + Nfs=1.668437E+11 Neff=0.64354 Nss=3.00E+10</p><p> + Tpg=-1.00 Rsh=150 Cgso=3.35E-10</p><p> + Cgdo=3.35E-10 Cj=4.75E-04 Mj=.341</p&
18、gt;<p> + Cjsw=2.23E-10 Mjsw=0.307</p><p> 4.2 輸出級電路設(shè)計(jì)</p><p> 據(jù)要求,輸出級等效電路如圖所示。輸入Vi為前一級,可認(rèn)為是理想的輸出,即V=Vss,V=V. </p><p> ?。?)CMOS N管(W/L)N的計(jì)算</p><p>
19、 當(dāng)輸入為高電平時,輸出為低電平,N管導(dǎo)通,后級TTL有較大的灌電流輸入,要求 ︱IoL︱≤4mA,VoLmax=0.4V,依據(jù)NMOS管的設(shè)計(jì)方程: </p><p> I= </p><p> 根據(jù)從模型所得數(shù)據(jù),得,進(jìn)行對比,得出NMOS管的工作范圍在線性區(qū),則可以根據(jù)以上公式進(jìn)行計(jì)算。求出(W/L)極限值,注意用l
20、ambda為單位表示。 =≤ 4mA</p><p><b> =≤ 4×A</b></p><p> =12.8 取=14=</p><p> ?。?)CMOS P管(W/L)的計(jì)算</p><p> 當(dāng)輸入為低電平時,輸出為高電平,P管飽和導(dǎo)通。同時要求N管和P管的充放電時間t=t,分別
21、求出這兩個條件下的(W/L)極限值,然后取大者。</p><p> 以︱IoH︱≤20uA,VOH,min=4.4V為條件計(jì)算(W/L)極限值:用MOS管的設(shè)計(jì)方程;</p><p> 由于//≤20uA,也是主導(dǎo)通狀態(tài)。=。資料中查得,=3.9×8.85×F/m。再從我選用的模型中查得,,==5V(極限狀態(tài)),tp。和N管主導(dǎo)通使用同一條公式計(jì)算。</p&g
22、t;<p><b> =≤ 20uA</b></p><p> =0.1475取=1</p><p> 以t=t為條件計(jì)算(W/L)極限值:</p><p> ?。剑?.3713=42.4 取44</p><p> 經(jīng)過對比方法1與方法2的比較,取其大者取為44</p><p&g
23、t; 4.3內(nèi)部基本反相器中的各MOS尺寸的計(jì)算</p><p> 內(nèi)部反相器的負(fù)載由以下三部分電容組成:①本級漏極的PN結(jié)電容;②下級的柵電容;③連線雜散電容。</p><p><b> 漏極PN結(jié)電容計(jì)算</b></p><p> 其中是每的結(jié)電容,是每m的周界電容,b為有源區(qū)寬度,可從設(shè)計(jì)規(guī)則獲取。如若最小孔為2λ×2λ
24、,孔與多晶硅柵的最小間距為2λ,孔與有源區(qū)邊界的最小間距為2,則取b=6λ。和可用相關(guān)公式計(jì)算,或從模型庫選取,或用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文從模型庫ml2_125.md中可以得到:P管:=4.75×E-4F/,=2.23E-10F/M;N管:=3.27×E-4F/,=1.74E-10F/M ;輸出級=100λ =180λ,有源區(qū)b=6λ。 </p><p> 總的漏極PN結(jié)電容應(yīng)是P管的和N管的總和,
25、即:</p><p> CPN=(CjN×Wn+Cjp×Wp)b+Cjsw.N×(2Wn+2b)×Cjsw.p(2Wp+2b)</p><p> CPN=(1.0347×10-9Wn+1.4435×10-9Wp+1.6674×10-15)F</p><p><b> ?。?)柵電容計(jì)
26、算</b></p><p> 此處的和近似取輸出級的和值。資料中查得,=3.9×8.85×F/cm。</p><p> 由選用的模型中查得=225E-10。代入上式得:</p><p> =(100+180)×2××25×</p><p><b> =4
27、.284×F</b></p><p><b> ?。?)連線雜散電容</b></p><p> 一般,可忽略作用。所以,內(nèi)部基本反相器的總負(fù)載電容為上述各電容計(jì)算值之和,即</p><p> = CPN+=4.284×+1.0347×10-9Wn+1.4435×10-9Wp+4.4507&
28、#215;10-15 F</p><p> 把代入t和t的計(jì)算式,并根據(jù)t=t≤25ns的條件,計(jì)算出,得: 。本次設(shè)計(jì)取0.1nS,</p><p> 由上可知Wp=3.37Wn,代入不等式,可得:</p><p><b> Wn=3.65λ</b></p><p><b> Wp=13.4λ<
29、;/b></p><p> 則可以根據(jù)實(shí)際情況選?。?lt;/p><p> ?。? =2</p><p> 4.4 內(nèi)部邏輯門設(shè)計(jì)</p><p> 內(nèi)部邏輯門的電路如圖所示。根據(jù)的要求,在最壞的情況下,必須滿足下列條件,即保證等效N管、P管的與內(nèi)部基本反相器的相同,這樣三輸入與非門就相當(dāng)于內(nèi)部基本反相器了。因此,N管的尺
30、寸放大3倍,而P管尺寸不變。所以:</p><p><b> 4.5 輸入級設(shè)計(jì)</b></p><p> 由于本電路是與TTL兼容,TTL的輸入電平V可能為2.4V,如果按正常內(nèi)部反相器進(jìn)行設(shè)計(jì),則N1、P1構(gòu)成的CMOS將有較大直流功耗。故采用圖示的電路,通過正反饋的P2作為上提拉管,使V較快上升,減少功耗,加快翻轉(zhuǎn)速度。</p><p&g
31、t; 提拉管P2的(W/L)計(jì)算</p><p> 為了節(jié)省面積,同時又能使V較快上升,取</p><p> (W/L)=1=6/6,其中L取為6λ。</p><p> (2)CMOS反相器P1管(W/L)的計(jì)算</p><p> 此P1管應(yīng)取內(nèi)部基本反相器的尺寸=7</p><p> ?。?)CMOS反相器
32、N1管(W/L)的計(jì)算</p><p> 由于要與TTL電路兼容,而TTL的輸出電平在0.4~2.4V之間,因此要選取反相器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變電平:</p><p><b> 又知: </b></p><p> 且 ==3.6089×10-4 </p><
33、;p> =1.8649×10-4 (W/L)n </p><p><b> 由式2-10得</b></p><p> 1.4+1.4=5.63025+0.62249</p><p> 算得: (W/L)n==57.4≈58</p><
34、;p> 4.6 緩沖級的設(shè)計(jì)</p><p> ?。?)輸入緩沖級 </p><p> 由74HC139的輸入選擇邏輯圖可知,在輸入級中有三個信號:Cs、A1,A2。其中CS經(jīng)一級輸入反相器后,進(jìn)入M2的信號進(jìn)入M3,M3驅(qū)動4個3輸入與非門,故需要緩沖級,使其驅(qū)動能力增加,而A2,A1不需用緩沖級。</p><p> 所以由分析得出圖中M為輸入
35、級,M2為內(nèi)部</p><p> 如果要求尺寸或功耗最佳,級間比值為2-10。具體可取。N為扇出系數(shù),它的定義是:</p><p><b> N=</b></p><p> 由此得出扇出系數(shù):(將三輸入與非門等效為一個反相器)</p><p> = ==5.88取整6</p><p>
36、加入一級緩沖后,管子逐級放大的尺寸為=2.446,所以M6管子為:</p><p> =2.446X2=4.89 取=5</p><p> =2.446X7=15.9 取=16</p><p><b> ?。?)輸出緩沖級</b></p><p> 由于輸出級部分驅(qū)動TTL電路,起尺寸較大,因而必須
37、在與非門輸出與輸出級之間加設(shè)一級緩沖門M2。</p><p><b> 圖8. 輸出緩沖級</b></p><p> 緩沖級M尺寸的計(jì)算過程如下:將與非門M等效為一個反相器,由公式得出扇出系數(shù): </p><p><b> ==4.56</b></p><p> 于是有,由及N的值可得:&l
38、t;/p><p> = 取=5</p><p> ==14.53 取=15</p><p><b> 5.功耗與延遲估算</b></p><p> 74HC139電路從輸入到輸出的所有個支路中,只有使能端加入了三輸入與非門和輸入緩沖級,因而增加了延時與功耗,因此在估算延與功耗時
39、,就該支路電路圖來簡化估算,如下:</p><p> 圖10 估算延時、功耗使能端支路的電路</p><p><b> 5.1模型簡化</b></p><p> 由于在實(shí)際工作中,4個3輸入與非門中只有一個可被選通并工作,而另3個不工作,將不工作的3個個3輸入與非門等效為負(fù)載電容,而將工作的一個3輸入與非門的三個輸入接高電平,,只將CS
40、端信號加在反相器上。由于、和CS均為輸入級,作為工程估算,可以認(rèn)為3個輸入級是相同的,于是,估算功耗時只要計(jì)算CS這一個支路,最后將結(jié)果乘以3倍就可以了,在X點(diǎn)之后的電路功耗,則只算一個支路。</p><p><b> 5.2功耗估算</b></p><p> CMOS電路的功耗中一般包括靜態(tài)功耗,瞬時功耗,交變功耗。由于CMOS電路忽略漏電,靜態(tài)功耗近似為0,工
41、作頻率不高時,也可以忽略交變功耗,估算時只要計(jì)算瞬時功耗即可。是上述E3支路個級器件功耗總合,根據(jù)各功能支路可分為7級,如上圖。對上面的計(jì)算總結(jié)出各N管,P管的計(jì)算得出各級的數(shù)據(jù):</p><p><b> 根據(jù)上面分析:</b></p><p><b> 其中: </b></p><p> CL總=+++ CL1
42、+ C L(3-1)</p><p><b> ?、貱L1=</b></p><p> =3*0.10738E-8*(10+30)*0.35*E-6( F)</p><p> =0.045(pF)</p><p><b> ?、赽、=+++</b></p><p
43、> =2.403×10-16 (116+6+4+10+18)+3.49×10-16 (14+14+32+18+6)</p><p> =8.1389×10-14</p><p><b> c、=++</b></p><p> =2.403×10-16 (12+10+26)+ 3.49
44、5;10-16 (14+30+180)+ 7.115×10-14</p><p> ≈8.857×10-14(F)</p><p><b> d、=+++</b></p><p> = (4+14+10+32+12+14)×0.10738×10-8</p><p> ≈3.
45、1569×10-14 F</p><p> e、=×4.37×10-16 </p><p> = (10+30+26+88)×0.10738×10-16</p><p> ≈5.788×10-14 F</p><p><b> ?。?)功耗的計(jì)算</b&g
46、t;</p><p> PT==15.38428×10-12×52×30×106(W)=11.538(mW)</p><p><b> 則整個芯片的功耗</b></p><p> P總=2 PT=2×11.538(mW)=23.076(mW)﹤150(mW)</p>&l
47、t;p> 故本次設(shè)計(jì)的電路在功耗上是滿足要求的。</p><p><b> 5.3延時估算</b></p><p> 總的延時時間為各級(共6級)電路的延時時間之和</p><p> 由電路知識可以知道,電路的延時時間為:</p><p> TPd≈(tr+tf)/4</p><p&g
48、t;<b> 且 </b></p><p><b> 則 TPd =</b></p><p><b> ?、佥斎爰壍难訒r時間</b></p><p> CL= + CPN</p><p> =3.241×10-14+1.486×10-14+0.
49、2966×10-14+0.10738×10-8×(4+14)×0.35×10-6</p><p> =5.669×10-14F</p><p><b> TPd。輸入 =</b></p><p> =0.105(ns)</p><p> 內(nèi)部反相器的延
50、時時間</p><p> CL=0.55×10-14+0.121×10-14+0.296×10-14+0.10738×10-8×(10+32)×0.35×10-6</p><p> =2.545×10-14 F</p><p><b> TPd。內(nèi)部=</b>
51、;</p><p> =0.004(ns)</p><p> 輸入緩沖級的延時時間</p><p> CL=1.358×10-14+0.5568×10-14+1.695×10-14+0.10738×10-8×(12+14)×0.35×10-6</p><p> =
52、4.549×10-14 F</p><p><b> TPd。三輸入=</b></p><p> =0.003(ns)</p><p> 3輸入與非門的延時時間</p><p> CL=0.742×10-14+0.219×10-14+0.297×10-14+0.10738
53、×10-8×(10+30)×0.35×10-6</p><p> =2.76×10-14 F</p><p><b> TPd。輸入緩沖=</b></p><p> =0.0057(ns)</p><p> 輸出緩沖級的延時時間</p><
54、p> CL=1.288×10-14+0.195×10-14+0.562×10-14+0.10738×10-8×(26+88)×0.35×10-6</p><p> =6.329×10-14 F</p><p> TPd。3輸入與非=</p><p> =0.045(ns
55、)</p><p><b> 輸出級的延時時間</b></p><p> CL=3.697×10-14+0.897×10-14+1.467×10-14+1.5×10-11</p><p> =1.504×10-11</p><p> TPd。輸出緩沖級=</
56、p><p><b> =2.03(ns)</b></p><p><b> 故,TPD、總=</b></p><p> =(0.105+0.004+0.003+0.057+0.045+2.03)ns</p><p> =2.12ns﹤25ns</p><p> 則本次設(shè)
57、計(jì)在延時時間上滿足要求。</p><p><b> 5.4 結(jié)果分析</b></p><p><b> 從上面結(jié)果可得:</b></p><p> =23.076mW≤150mW</p><p> =2.12 ns≤25ns</p><p> 通過功耗與延遲與設(shè)計(jì)指
58、標(biāo)比較,得出所設(shè)數(shù)據(jù)滿足要求,故可進(jìn)行下一步工作。</p><p><b> 6.電路模擬</b></p><p> 電路模擬中為了減少工作量,使用上述功耗與延遲估算部分用過的支路電路圖,為了計(jì)算出功耗,在兩個電源支路分別加入一個零值電壓源和,電壓值為零,在模擬時進(jìn)行直流掃描分析,然后就可得出功耗。</p><p> 把電路圖轉(zhuǎn)化為SPI
59、CE文件,加入電路特性分析指令和控制語句。</p><p><b> 6.1直流分析</b></p><p> 當(dāng)由0.4V變化到2.4V過程中,觀察波形得到閾值電壓(狀態(tài)轉(zhuǎn)變電平)。的值應(yīng)為1.4V。</p><p> 根據(jù)其SPICE文件生成的波形圖閾值電壓并不在1.4V,本次設(shè)計(jì)將其SPICE文件中的輸入級的值進(jìn)行修改:</p
60、><p> 將 1級:Wn=150,Wp=20</p><p> 改為 1級:Wn=75, Wp=30</p><p> 則可觀察到圖中電平轉(zhuǎn)折點(diǎn)為1.4V,狀態(tài)轉(zhuǎn)變電平正常。</p><p> 圖11. 直流分析圖</p><p><b> 6.2瞬態(tài)分析</b></p>
61、;<p> 從波形中得到,然后進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。</p><p> 則可得,,與本次設(shè)計(jì)計(jì)算所得=2.13 ns相比較,誤差并不大,可以忽略,故符合要求。</p><p> 圖12. 瞬態(tài)分析圖</p><p><b> a</b></p><p><b> b</b></
62、p><p><b> 6.3功耗分析</b></p><p> 生成的功耗分析如下:</p><p> 圖13. 功耗分析圖</p><p> 對電壓源和進(jìn)行直流掃描分析:“.dc lin source vI1 0 5 0.1 sweep lin source vI2 0 5 0.1”,輸出“.print dc p(
63、vI1) p(vI2)”,從波形中得出,總功耗:</p><p> 4×4.5+0.4=18.3uW</p><p> 與本次設(shè)計(jì)所計(jì)算所得PT= CL總V2ddfmax=11.538uW相比較,誤差并不大,可以忽略,故符合要求。</p><p><b> 七、版圖設(shè)計(jì)</b></p><p> 本次版
64、圖設(shè)計(jì)采用1.2umCMOS設(shè)計(jì)規(guī)則,設(shè)計(jì)時采用層次化,全手工的形式設(shè)計(jì)版圖。整個版圖設(shè)計(jì)的思想是先小后大,即先畫出各級的版圖,并進(jìn)行DRC檢查,檢查無誤后進(jìn)行保存,最后調(diào)用這些單元進(jìn)行最后的版圖設(shè)計(jì)。另外,本次設(shè)計(jì)的CMOS尺寸大多比較大,故畫版圖時多以梳狀形式來設(shè)計(jì),這樣可以減小版圖的面積,而又能保持其原來的性能。</p><p><b> 7.1輸入級的版圖</b></p>
65、;<p> 根據(jù)前述電路設(shè)計(jì)和電路模擬,輸入級的參數(shù)設(shè)置如下:</p><p> 提拉管P2的尺寸: (W/L)p=6/6</p><p> NCMOS管(P1)的尺寸:(W/L)n=40/2</p><p> PCMOS管(N1) 的尺寸:(W/L)p=116/2</p><p> 其中,P2采用梳畫法,輸入級的版圖
66、如圖15所示</p><p> 7.2第二級反相器的版圖</p><p> 根據(jù)前述電路設(shè)計(jì)和電路模擬,輸入級的參數(shù)設(shè)置如下:</p><p> N管的尺寸: (W/L)n=6/2</p><p> P管的尺寸: (W/L)p=14/2</p><p> 由于兩個管的尺寸都比較小,故其版圖設(shè)計(jì)采用普通的畫法
67、,第二級反相器的版圖如圖16所示。</p><p> 7.3輸入緩沖級反相器的版圖</p><p> 根據(jù)前述電路設(shè)計(jì)和電路模擬,輸入級的參數(shù)設(shè)置如下:</p><p> N管的尺寸: (W/L)n=10/2</p><p> P管的尺寸: (W/L)p=32/2</p><p> 輸入緩沖級反相器的版圖如
68、圖17所示,其中N管的尺寸比較大,故它的畫法采用梳狀形式。</p><p> 7.4內(nèi)部邏輯門電路的版圖</p><p> 從前述設(shè)計(jì)可以知道,內(nèi)部邏輯門電路是一個三輸入與非門。根據(jù)前述電路設(shè)計(jì)和電路模擬,輸入級的參數(shù)設(shè)置如下:</p><p> N管的尺寸: (W/L)n=12/2</p><p> P管的尺寸: (W/L)p=1
69、4/2</p><p> 其中,三個n管的尺寸是一致的,而三個p管的尺寸也是彼此一致的。由于兩個管的尺寸都比較小,故其版圖設(shè)計(jì)采用普通的畫法,第二級反相器的版圖如圖18所示。</p><p> 7.5輸出緩沖級反相器的版圖</p><p> 根據(jù)前述電路設(shè)計(jì)和電路模擬,輸入級的參數(shù)設(shè)置如下:</p><p> N管的尺寸: (W/L)
70、n=80/2</p><p> P管的尺寸: (W/L)p=264/2</p><p> 輸入緩沖級反相器的版圖如圖18所示,其中N管和P管的尺寸比較大,故它的畫法采用梳狀形式。</p><p> 7.6輸出級反相器的版圖</p><p> 根據(jù)前述電路設(shè)計(jì)和電路模擬,輸入級的參數(shù)設(shè)置如下:</p><p>
71、 N管的尺寸: (W/L)n=96/2</p><p> P管的尺寸: (W/L)p=262/2</p><p> 輸入緩沖級反相器的版圖如圖19所示,其中N管和P管的尺寸比較大,故它的畫法采用梳狀形式。</p><p><b> 7.7Cs支路版圖</b></p><p> 根據(jù)前面6個獨(dú)立的版圖,將他們按
72、照cs電路支路電路將他們的電源和相連的線連接起來,。如圖值得注意的是在3輸入與非門時柵極跟輸出級距離的對應(yīng),離輸出級最近的柵極對應(yīng)下面電路的3輸入與非門的第一個nmos</p><p><b> 7.8總版圖</b></p><p> 7.8.1總版圖連接以及電路總圖</p><p> 7.8.2畫好版圖后必須進(jìn)行l(wèi)vs</p>
73、;<p> LVS檢查指的是把由版圖提取的網(wǎng)表文件(.spc)和由電路原理圖提取的網(wǎng)表文件(.sp)進(jìn)行元件和節(jié)點(diǎn)的匹配檢查。如果LVS匹配通過,則說明版圖的連接和版圖中各管的生成是準(zhǔn)確的。本次LVS匹配對比是進(jìn)行不帶焊盤的總版圖(附錄一)與不帶輸入出保護(hù)電路的芯片總原理圖(如附錄二所示)的。</p><p><b> LVS的步驟如下:</b></p>&l
74、t;p> 用L-Edit打開不帶焊盤的總版圖,點(diǎn)擊工具欄中的圖標(biāo)即可將布局圖轉(zhuǎn)化成描述元件與節(jié)點(diǎn)狀況的nelist文件(.spc);</p><p> 用S-Edit打開不帶輸入出保護(hù)電路的芯片總原理圖,點(diǎn)擊工具欄中的圖標(biāo)將總原理圖轉(zhuǎn)換成SPICE文件(.sp);</p><p> 打開LVS 程序,新建LVS文件,添加①、②中生成的兩個文件,并將兩個文件中的“.include
75、”文件設(shè)成批注。</p><p> 設(shè)置對比項(xiàng),這里只對比柵寬和柵長,另外Merge Device的設(shè)置非常重要,</p><p> 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中,大量使用了梳狀型的版圖設(shè)計(jì),這項(xiàng)的設(shè)置如圖22所示。</p><p> ?、萃瓿缮鲜鲈O(shè)置后就保存文件,然后點(diǎn)擊工具欄中的圖標(biāo),最后的對比結(jié)果如圖23所示</p><p><b>
76、.Spc文件</b></p><p> * Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit Version 11.10 / Extract Version 11.10 ;</p><p> * TDB File: D:\74hc139\74hc139.tdb</p><p> * Cell:
77、Cell9Version 1.09</p><p> * Extract Definition File: C:\Program Files\Tanner EDA\L-Edit 11.1\samples\tech\mosis\mhp_n05.ext</p><p> * Extract Date and Time: 06/02/2010 - 21:46</p>&l
78、t;p> *.include C:\Program Files\Tanner EDA\L-Edit 11.1\models\m12_125.md</p><p> * Warning: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance.</p><p> * <Pad Comment></p><p>
79、; * NODE NAME ALIASES</p><p> * 1 = Y (312,233)</p><p> * 3 = Gnd (-246.5,-359)</p><p> * 9 = Cs (-293,250.5)</p><p> * 10 = Y1 (299.5,42.5
80、)</p><p> * 11 = Vdd (-323,273.5)</p><p> * 18 = A1 (-188,35)</p><p> * 19 = Y2 (307.5,-139.5)</p><p> * 23 = A2 (-180,-146.5)</p>&l
81、t;p> * 28 = Y3 (309,-324)</p><p> M1 Vdd 4 Y Vdd PMOS L=700n W=7u AD=19.6p PD=19.6u AS=9.8p PS=9.8u $ (329 249.5 331 269.5)</p><p> M2 Y 4 Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u
82、 AS=9.8p PS=9.8u $ (319 249.5 321 269.5)</p><p> M3 Vdd 4 Y Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (309 249.5 311 269.5)</p><p> M4 Y 4 Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p P
83、D=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (299 249.5 301 269.5)</p><p> M5 Vdd 4 Y Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (289 249.5 291 269.5)</p><p> M6 Y 4 Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=
84、9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (279 249.5 281 269.5)</p><p> M7 Vdd 4 Y Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (269 249.5 271 269.5)</p><p> M8 Vdd 4 Y Vdd PMOS L=700n W=
85、7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (259 249.5 261 269.5)</p><p> M9 Vdd 4 Y Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=19.6p PS=19.6u $ (249 249.5 251 269.5)</p><p> M10 4 5 Vdd Vdd PMOS
86、L=700n W=10.5u AD=44.1p PD=29.4u AS=42.2625p PS=29.05u $ (142 230.5 144 260.5)</p><p> M11 5 12 Vdd Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=8.575p PD=8.4u AS=32.585p PS=27.3u $ (8 251 10 265)</p><p>
87、M12 Vdd 22 5 Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=8.575p PD=8.4u AS=8.575p PS=8.4u $ (20 251 22 265)</p><p> M13 5 32 Vdd Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=17.15p PD=16.8u AS=8.575p PS=8.4u $ (32 251 34 265)</p>
88、<p> * Pins of element D1 are shorted:</p><p> * D1 Vdd Vdd D_lateral AREA=1.4698775f $ (-9 267 -3 273)</p><p> M_U23/U11/M1 Vdd 2 32 Vdd PMOS L=700n W=5.6u AD=13.72p PD=16.1u AS=7.84
89、p PS=8.4u $ (-93 244 -91 260)</p><p> M_U23/U11/M2 32 2 Vdd Vdd PMOS L=700n W=5.6u AD=7.84p PD=8.4u AS=18.865p PS=22.4u $ (-103 244 -101 260)</p><p> * Pins of element D2 are shorted:<
90、;/p><p> * D2 Vdd Vdd D_lateral AREA=1.3473775f $ (-111 262 -106 268)</p><p> M14 2 8 Vdd Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=13.72p PD=15.4u AS=16.905p PS=18.2u $ (-161.5 259 -159.5 273)</p>
91、<p> M15 2 8 Gnd Gnd NMOS L=700n W=2.1u AD=5.88p PD=9.8u AS=5.88p PS=9.8u $ (-161.5 232 -159.5 238)</p><p> * Pins of element D3 are shorted:</p><p> * D3 Vdd Vdd D_lateral AREA=7.35E
92、-016 $ (-171.5 275 -165.5 275.001)</p><p> M16 8 Cs Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=17.15p PS=18.9u $ (-241.5 250 -239.5 270)</p><p> M17 8 Cs Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8
93、p PD=9.8u AS=28.42p PS=23.1u $ (-251.5 250 -249.5 270)</p><p> M18 Cs 8 Vdd Vdd PMOS L=2.1u W=2.1u AD=5.145p PD=9.1u AS=5.88p PS=9.8u $ (-317.5 249 -311.5 255)</p><p> * Pins of element
94、D4 are shorted:</p><p> * D4 Vdd Vdd D_lateral AREA=7.35E-016 $ (-262.5 272 -256.5 272.001)</p><p> M19 Gnd 4 Y Gnd NMOS L=700n W=7u AD=19.6p PD=19.6u AS=9.8p PS=9.8u $ (297 202.5 299 22
95、2.5)</p><p> M20 Y 4 Gnd Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (287 202.5 289 222.5)</p><p> M21 Gnd 4 Y Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (277 202.
96、5 279 222.5)</p><p> M22 Y 4 Gnd Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (267 202.5 269 222.5)</p><p> M23 Gnd 4 Y Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=19.6p PS=19.6u $
97、 (257 202.5 259 222.5)</p><p> M24 4 5 Gnd Gnd NMOS L=700n W=3.675u AD=11.57625p PD=13.65u AS=7.7175p PS=11.55u $ (142 205 144 215.5)</p><p> M25 7 12 Gnd Gnd NMOS L=700n W=4.2u AD=7.35p PD
98、=7.7u AS=13.23p PS=14.7u $ (8 193 10 205)</p><p> M26 5 32 6 Gnd NMOS L=700n W=4.2u AD=14.7p PD=15.4u AS=7.35p PS=7.7u $ (32 193 34 205)</p><p> M27 6 22 7 Gnd NMOS L=700n W=4.2u AD=7.35
99、p PD=7.7u AS=7.35p PS=7.7u $ (20 193 22 205)</p><p> M_U23/U11/M3 32 2 Gnd Gnd NMOS L=700n W=3.5u AD=13.475p PD=14.7u AS=13.23p PS=18.9u $ (-103 213 -101 223)</p><p> * Pins of element D
100、5 are shorted:</p><p> * D5 Gnd Gnd D_lateral AREA=1.3476225f $ (-112 205 -106.999 211.001)</p><p> M28 Gnd Cs 8 Gnd NMOS L=700n W=10.15u AD=14.21p PD=12.95u AS=28.42p PS=25.9u $ (-231.5
101、 205 -229.5 234)</p><p> M29 8 Cs Gnd Gnd NMOS L=700n W=10.15u AD=14.21p PD=12.95u AS=14.21p PS=12.95u $ (-241.5 205 -239.5 234)</p><p> M30 8 Cs Gnd Gnd NMOS L=700n W=10.15u AD=14.21p PD=1
102、2.95u AS=15.98625p PS=13.3u $ (-251.5 205 -249.5 234)</p><p> M31 Gnd Cs 8 Gnd NMOS L=700n W=10.15u AD=15.98625p PD=13.3u AS=28.42p PS=25.9u $ (-262.5 205 -260.5 234)</p><p> M32 Vdd 13
103、Y1 Vdd PMOS L=700n W=7u AD=19.6p PD=19.6u AS=9.8p PS=9.8u $ (315.5 59 317.5 79)</p><p> M33 Y1 13 Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (305.5 59 307.5 79)</p><p> M
104、34 Vdd 13 Y1 Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (295.5 59 297.5 79)</p><p> M35 Y1 13 Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (285.5 59 287.5 79)</p><
105、p> M36 Vdd 13 Y1 Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (275.5 59 277.5 79)</p><p> M37 Y1 13 Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (265.5 59 267.5 79)</p&g
106、t;<p> M38 Vdd 13 Y1 Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (255.5 59 257.5 79)</p><p> M39 Y1 13 Vdd Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (245.5 59 247.5 79)
107、</p><p> M40 Vdd 13 Y1 Vdd PMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=19.6p PS=19.6u $ (235.5 59 237.5 79)</p><p> M41 13 14 Vdd Vdd PMOS L=700n W=10.5u AD=44.1p PD=29.4u AS=42.2625p PS=29.05u
108、$ (175.5 43 177.5 73)</p><p> M42 14 12 Vdd Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=8.575p PD=8.4u AS=32.585p PS=27.3u $ (80.5 61.5 82.5 75.5)</p><p> M43 Vdd 21 14 Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=8.575p PD=8.
109、4u AS=8.575p PS=8.4u $ (92.5 61.5 94.5 75.5)</p><p> M44 14 32 Vdd Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=17.15p PD=16.8u AS=8.575p PS=8.4u $ (104.5 61.5 106.5 75.5)</p><p> * Pins of element D6 are
110、shorted:</p><p> * D6 Vdd Vdd D_lateral AREA=1.4698775f $ (63.5 77.5 69.5 83.5)</p><p> M_U24/U16/M1 Vdd 12 17 Vdd PMOS L=700n W=5.6u AD=13.72p PD=16.1u AS=7.84p PS=8.4u $ (-102 49 -100
111、65)</p><p> M_U24/U16/M2 17 12 Vdd Vdd PMOS L=700n W=5.6u AD=7.84p PD=8.4u AS=18.865p PS=22.4u $ (-112 49 -110 65)</p><p> * Pins of element D7 are shorted:</p><p> * D7 Vdd V
112、dd D_lateral AREA=1.3473775f $ (-120 67 -115 73)</p><p> M45 12 A1 Vdd Vdd PMOS L=700n W=4.9u AD=13.72p PD=15.4u AS=16.905p PS=18.2u $ (-163.5 49.5 -161.5 63.5)</p><p> * Pins of element
113、 D8 are shorted:</p><p> * D8 Vdd Vdd D_lateral AREA=7.35E-016 $ (-173.5 65.5 -167.5 65.501)</p><p> M46 Gnd 13 Y1 Gnd NMOS L=700n W=7u AD=19.6p PD=19.6u AS=9.8p PS=9.8u $ (283.5 12 285.
114、5 32)</p><p> M47 Y1 13 Gnd Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (273.5 12 275.5 32)</p><p> M48 Gnd 13 Y1 Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (263.5
115、 12 265.5 32)</p><p> M49 Y1 13 Gnd Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=9.8p PS=9.8u $ (253.5 12 255.5 32)</p><p> M50 Gnd 13 Y1 Gnd NMOS L=700n W=7u AD=9.8p PD=9.8u AS=19.6p PS=19.6u
116、 $ (243.5 12 245.5 32)</p><p> M51 13 14 Gnd Gnd NMOS L=700n W=3.675u AD=11.57625p PD=13.65u AS=7.7175p PS=11.55u $ (175.5 17.5 177.5 28)</p><p> M52 14 32 16 Gnd NMOS L=700n W=4.2u AD=14.
117、7p PD=15.4u AS=7.35p PS=7.7u $ (104.5 3.5 106.5 15.5)</p><p> M53 16 21 15 Gnd NMOS L=700n W=4.2u AD=7.35p PD=7.7u AS=7.35p PS=7.7u $ (92.5 3.5 94.5 15.5)</p><p> M54 15 12 Gnd Gnd NMOS
118、L=700n W=4.2u AD=7.35p PD=7.7u AS=13.23p PS=14.7u $ (80.5 3.5 82.5 15.5)</p><p> M_U24/U16/M3 17 12 Gnd Gnd NMOS L=700n W=3.5u AD=13.475p PD=14.7u AS=13.23p PS=18.9u $ (-112 18 -110 28)</p><
119、;p> * Pins of element D9 are shorted:</p><p> * D9 Gnd Gnd D_lateral AREA=1.3476225f $ (-121 10 -115.999 16.001)</p><p> M55 12 A1 Gnd Gnd NMOS L=700n W=2.1u AD=5.88p PD=9.8u AS=5.88p P
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