三输入异或门真值表计算详解
三输入异或门真值表计算详解
异或门的应用范围广，在实际应用中可以用来实现奇偶发生器或模2加法器，还可以用作加法器、异或密码、异或校检、异或门倍频器、可控反相器等等。虽然异或不是开关代数的基本运算之一，但是在实际运用中我们依然会相当普遍地使用到分立的异或门。因此，我们为了熟练了解、掌握异或门这一基本逻辑电路，对异或门电路进行了这次课程设计。
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异或门的逻辑表达式：
Y=ABC+ABC+ABC+ABC=A⊕B⊕C
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进一步可得到一位比较器的真值表：
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异或逻辑运算（半加运算）
?
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异或运算通常用符号?表示，其运算规则为：
输入与非门电路版图设计
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。
与非门
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
三输入与门集成电路设计
院 课程设计 三输入与门设计 学生姓名： 学院： 专业班级： 专业课程：集成电路设计基础指导教师： 年月日
目录 一、概述 (2) 二、设计要求 (3) 三、设计原理 (3) 四、设计思路 (4) 4.1非门电路 (4) 4.2三输入与非门电路 (4) 五、三输入与门电路设计 (6) 5.1原理图设计 (6) 5.2仿真分析 (6) 六、版图设计 (8) 6.1 PMOS管版图设计 (8) 6.2 NMOS管版图设计 (10) 6.3与门版图设计 (11) 七、LVS比对 (15) 八、心得体会 (16) 参考文献 (17)
一、概述 随着微电子技术的快速发展，人们生活水平不断提高，使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲，集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。从制造工艺上可以将目前使用的数字集成电路分为双极型、单极型和混合型三种。而在数字集成电路中应用最广泛的就是CMOS集成电路，CMOS集成电路出现于20世纪60年代后期，随着其制造工艺的不断进步，CMOS电路逐渐成为当前集成电路的主流产品。本文便是讨论的CMOS与门电路的设计仿真及版图等的设计。 版图(Layout)是集成电路设计者将设计并模拟优化后的电路转化成的一系列几何图形，包含了集成电路尺寸大小、各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息。集成电路制造厂家根据版图来制造掩膜。版图的设计有特定的规则，这些规则是集成电路制造厂家根据自己的工艺特点而制定的。不同的工艺，有不同的设计规则。设计者只有得到了厂家提供的规则以后，才能开始设计。版图在设计的过程中要进行定期的检查，避免错误的积累而导致难以修改。很多集成电路的设计软件都有设计版图的功能，L-Edit软件的的版图设计软件帮助设计者在图形方式下绘制版图。 对于复杂的版图设计，一般把版图设计分成若干个子步骤进行：（1）划分为了将处理问题的规模缩小，通常把整个电路划分成若干个模块。
电路四输入与非门设计
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)
三输入或门版图设计的
1绪论 1.1 设计背景 随着集成电路技术的日益进步，使得计算机辅助设计（CAD）技术已成为电路设计师不可缺少的有力工具[1]。国内外电子线路CAD软件的相继推出与版本更新，使CAD技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域，如芯片版图的绘制、电路的绘图、模拟电路仿真、逻辑电路仿真、优化设计、印刷电路板的布线等。CAD技术的发展使得电子线路设计的速度、质量和精度得以保证。在众多的CAD工具软件中，Spice程序是精度最高、最受欢迎的软件工具，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[2]。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。 虽然SPICE开发至今已超过20年，然而其重要性并未随着制程的进步而降低。就国内的设计环境而言，商用的SPICE模拟软件主要有Hspice、Pspice、SBTspice、SmartSpice与Tspice等。 HSpice是Spice程序应用在PC上的程序，它的主要算法与Spice相同。
三输入与非门版图
三输入与非门的版图 1、版图 2、Spice网表文件 * Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit Version 13.00 / Extract Version 13.00 ; * TDB File: G:\bantu\NAND3.1.tdb * Cell: Cell0 Version 1.36 * Extract Definition File: C:\Users\tbmei\Documents\Tanner EDA\Tanner Tools v13.0\L-Edit and LVS\SPR\Lights\Layout\lights.ext * Extract Date and Time: 06/09/2014 - 18:17 .include "G:\bantu\ml5_20.md" * Warning: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. *
* 6 = A (2 , 38) M1 OUT C1 vdd vdd PMOS L=3u W=20u AD=96p PD=52u AS=100p PS=30u $ (37 46 40 66) M2 vdd B OUT vdd PMOS L=3u W=20u AD=100p PD=30u AS=110p PS=31u $ (24 46 27 66) M3 OUT A vdd vdd PMOS L=3u W=20u AD=110p PD=31u AS=108p PS=54u $ (10 46 13 66) M4 OUT C1 9 8 NMOS L=3u W=20u AD=120p PD=56u AS=100p PS=30u $ (37 0 40 20) M5 9 B 7 8 NMOS L=3u W=20u AD=100p PD=30u AS=110p PS=31u $ (24 0 27 20) M6 7 A Gnd 8 NMOS L=3u W=20u AD=110p PD=31u AS=172p PS=60u $ (10 0 13 20) .include "G:\bantu\ml5_20.md" .tran 600n 600n start=0 VDDD vdd Gnd 3 VAin A Gnd pwl (0ns 0V 100ns 0V 105ns 3V 200ns 3V 205ns 0V 300ns 0V 305ns 3V 400ns 3V 405ns 0V 500ns 0V 505ns 3V 600ns 3V) VBin B Gnd pwl (0ns 0V 100ns 0V 105ns 0V 200ns 0V 205ns 3V 300ns 3V 305ns 3V 400ns 3V 405ns 0V 500ns 0V 505ns 3V 600ns 3V) VCin C1 Gnd pwl (0ns 0V 100ns 0V 105ns 0V 200ns 0V 205ns 0V 300ns 0V 305ns 0V 400ns 0V 405ns 3V 500ns 3V 505ns 3V 600ns 3V) .print tran v(A,Gnd) .print tran v(B,Gnd) .print tran v(C1,Gnd) .print tran v(OUT,Gnd) * Pins of element D2 are shorted: * D2 vdd vdd D_lateral $ (3 58 7 66) * Total Nodes: 9 * Total Elements: 8 * Total Number of Shorted Elements not written to the SPICE file: 0 * Output Generation Elapsed Time: 0.000 sec * Total Extract Elapsed Time: 0.687 sec .END 3、仿真波形图
CD4023 CMOS 三3输入与非门
TL F 5956CD4023BM CD4023BC Buffered Triple 3-Input NAND Gate CD4025BM CD4025BC Buffered Triple 3-Input NOR Gate February 1988 CD4023BM CD4023BC Buffered Triple 3-Input NAND Gate CD4025BM CD4025BC Buffered Triple 3-Input NOR Gate General Description These triple gates are monolithic complementary MOS (CMOS)integrated circuits constructed with N-and P-chan-nel enhancement mode transistors They have equal source and sink current capabilities and conform to standard B se-ries output drive The devices also have buffered outputs which improve transfer characteristics by providing very high gain All inputs are protected against static discharge with diodes to V DD and V SS Features Y Wide supply voltage range 3 0V to 15V Y High noise immunity 0 45V DD (typ )Y Low power TTL fan out of 2driving 74L compatibility or 1driving 74LS Y 5V–10V–15V parametric ratings Y Symmetrical output characteristics Y Maximum input leakage 1m A at 15V over full temperature range Connection Diagrams CD4023BM CD4023BC Dual-In-Line Package TL F 5956–1Top View CD4025BM CD4025BC Dual-In-Line Package TL F 5956–2 Top View Order Number CD4023B or CD4025B C 1995National Semiconductor Corporation RRD-B30M105 Printed in U S A
三输入多数表决器版图设计
集成电路版图设计 课程设计报告 课题名称：三输入多数表决器 姓名： XXXX 学号： 21111111 班级：电子科学与技术班
1.概述 集成电路是一种微型电子器件或部件。它是采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管等有源器件和电阻、电容等无源器件及布线互连在一起，制作在一小块半导体晶片上，封装在一个管壳内，执行特定电路或系统功能的微型结构；这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和接点的数目也可控制、大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进一大步。目前，集成电路经历了小规模集成、中规模集成、大规模集成和超大规模集成。单个芯片上已经可以制作包含臣大数量晶体管的、完整的数字系统。 在整个集成电路设计过程中，版图设计是其中重要的一环。它是把每个原件的电路表示转换成集合表示，同时，元件间连接的线也被转换成几何连线图形。对于复杂的版图设计，一般把版图设计划分成若干个子版图进行设计，对每个子版图进行合理的规划和布图，子版图之间进行优化连线、合理布局，使其大小和功能都符合要求。 版图设计有特定的规则，这些规则是集成电路制造厂家根据自己的工艺特点而制定的。不同的工艺，有不同的设计规则。设计者只有得到了厂家提供的规则以后，才能开始设计。在版图设计过程中，要进行定期的检查，避免错误的积累而导致难以修改。 2.设计要求 1) .设计一个三输入的多数表决器的版图。
2)．分析三输入多数表决器的功能及逻辑关系。 3)．用与非门的形式构建该表决器的电路图。 4)．利用EDA工具PDT画出其相应版图。 5)．利用几何设计规则文件进行在线DRC验证并修改版图。3.电路分析 根据三输入多数表决器的功能要求设计如果同意则输入1不同意输入0三输入表决器功能为有两个或者两个以上人同意则，则输出1，否者输出0,其真值表如下： 化简真值表得逻辑表达式表示并化简为： Out=A BC + A B C + AB C +ABC =AB+BC+AC = AB BC AC 这样可以用到三个两输入与非门和一个四输入与非门，达到逻辑功能和晶体管数量最小化的效果，节约了版图资源，减小了复杂程度。其逻辑电路图很容易得出如下：
与非门版图设计
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。
二输入与非门、或非门版图设计
课程名称Course 集成电路设计技术 项目名称 Item 二输入与非门、或非门版图设 计 与非门电路的版图： .spc文件（瞬时分析）： * Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit / Extract ; * TDB File: E:\cmos\yufeimen, Cell: Cell0 * Extract Definition File: C:\Program Files\Tanner EDA\L-Edit\spr\ * Extract Date and Time: 05/25/2011 - 10:03 .include H:\ VPower VDD GND 5 va A GND PULSE (0 5 0 5n 5n 100n 200n) vb B GND PULSE (0 5 0 5n 5n 50n 100n) .tran 1n 400n .print tran v(A) v(B) v(F) * WARNING: Layers with Unassigned AREA Capacitance. *
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* * WARNING: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. * * * * * * WARNING: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. * * * 《集成电路版图设计》实验（一）： 三输入与或门设计 一．设计目的 1、掌握使用Ledit软件绘制基本的元器件单元版图。 2、掌握数字电路基本单元CMOS版图的绘制方法，并利用CMOS版图设计简单的门电路，然后对其进行基本的DRC检查。 3、学习标准逻辑单元的版图绘制。 二．设计原理 （一）设计步骤： 1、设计参数设置：包括工艺参数设置（理解 Technology Unit 和Technology Setup的关系）、栅格设置（理解显示栅格、鼠标栅格和定位栅格）、选择参数设置等 2、布局布线：安排各个晶体管、基本单元、复杂单元在芯片上的位置，并且设计走线，实现管间、门间、单元间的互连。 4、尺寸确定：确定晶体管尺寸（W、L）、互连尺寸（连线宽度）以及晶体管与互连之间的相对尺寸等（此次实验可以忽略）。 5、版图编辑（Layout Editor ）:规定各个工艺层上图形的形状、尺寸和位置。 6、布局布线（Place and route ）：给出版图的整体规划和各图形间的连接。 7、版图检查（Layout Check ）：设计规则检验（DRC,Design Rule Check），能够找到DRC规则在版图的应用点。 （二）设计目标： 1、满足电路功能、性能指标、质量要求。 2、尽可能达到面积的最小化，以提高集成度，降低成本。 3、尽可能缩短连线，以减少复杂度，缩短延时、改善可靠性。三．设计内容 用CMOS工艺设计一个三输入与或门F=A+B﹡C，进行基本的DRC 检查。 四.评价标准 本次的实验作业旨在让同学通过亲身实践，对所学的CMOS集成电路设计有一个更系统更全面的了解，并且通过软件的使用，达到将来参与电路设计工作的的入门练习作用。 五．部分设计规则描述 设计规则是设计人员与工艺人员之间的接口与“协议”，版图设计必须无条件的服从的准则，可以极大地避免由于短路、断路造成的电路失效和容差以及寄生效应引起的性能劣化。设计规则主要包括几何规则、电学规则以及走线规则。其中几何设计规则通常有两类： ①微米准则：用微米表示版图规则中诸如最小特征尺寸和最小允许间隔的绝对尺寸。 ②λ准则：用单一参数λ表示版图规则，所有的几何尺寸都与λ成线性比例。 设计规则分类如下： 课程名称 Course 集成电路设计技术项目名称 Item 二输入与非门、或非门版图 设计 与非门电路的版图： .spc文件（瞬时分析）： * Circuit Extracted by T anner Research's L-Edit V7.12 / Extract V4.00 ; * TDB File: E:\cmos\yufeimen, Cell: Cell0 * Extract Definition File: C:\Program Files\Tanner EDA\L-Edit\spr\morbn20.ext * Extract Date and Time: 05/25/2011 - 10:03 .include H:\ml2_125.md VPower VDD GND 5 va A GND PULSE (0 5 0 5n 5n 100n 200n) vb B GND PULSE (0 5 0 5n 5n 50n 100n) .tran 1n 400n .print tran v(A) v(B) v(F) * WARNING: Layers with Unassigned AREA Capacitance. * * * WARNING: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. * * * 1绪论 1.1设计背景 集成电路的出现与飞速发展彻底改变了人类文明和人们日常生活的面目。近几年，中国集成电路产业取得了飞速发展。 集成电路掩模版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。集成电路掩模版图设计是一门技术，它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基础知识。但它更需要设计者的创造性、空间想象力和耐性，需要设计者长期工作的经验和知识的积累，需要设计者对日新月异的集成电路发展密切关注和探索。 互补金属-氧化物-半导体集成电路，简称CMOS电路，是集成电路中于六十年代后期才发展起来的后起之秀。到了六十年代，随着平面型晶体管的发展，以及人们对于半导表面性质认识的深化，特别是具有优良性能的热生长二氧化硅薄膜的成功生长，才导致MOS绝缘栅场效应晶体管和MOS集成电路的问世。 为了把设计的线路生产为集成电路，还必须进行版图设计。即根据线路中各器件的尺寸和互连进行合理的布局。版图设计的优劣，很大程度上决定了产品的成品率和可靠性。 在版图设计中的考虑原则是尽可能缩小有源区（即仅包括器件和互连引线部分，不包括键合点)。这不仅可以减小芯片面积，而且有 利于成品率提高。电源线和地线的走线要通畅，减小串联电阻，保证电路的参量指标。在可能的条件下，引线孔尽量开大，保证接触良好。现代化的计算机辅助制版技术，能大大减小人力，做出最佳图形，特别是为大规模集成电路所必需。 中国集成电路产业已经形成了IC设计、制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局，随着IC设计和芯片制造行业的迅猛发展，国内集成电路价值链格局继续改变，其总体趋势是设计业和芯片制造业所占比例迅速上升。 1.2设计目标 1.用tanner软件中的原理图编辑器S-Edit编辑三输入与门电路原理图。 2.用tanner软件中的L-Edit绘制三输入与门电路版图，并进行DRC 验证。 3.用tanner软件中的W-Edit对三输入与门电路图进行仿真，并观察波形。 4.用tanner软件中的W-Edit对三输入与门电路版图进行仿真，并观察波形。 5.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。 作业报告 作业题目：画一个4输入与非门的版图，w=5~20. L =2~10. 作业要求：（1）画出版图并进行设计规则检查，提取T-spice 网表文件（2）根据从版图中提取的参数，用T-space软件进行仿真，观测器输出波形。 （3）采用CMOS 2 um工艺。 （4）撰写设计报告，设计报告如有雷同均视为不及格，请各位妥善保管好自己的设计文档。 （5）提交报告的最后截止日期位6月10号。 一四输入与非门电路图如下图所示： 四输入与非门的工作原理为： 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。 真值表如下所示： 二版图的绘制 这次作业要求四输入与非门的宽和长的范围是w=5~20. L =2~10。我绘制的版图选取W=16 um L=2um ，绘制的过程为： （1）绘制接合端口Abut （2）绘制电源Vdd和Gnd，以及相应端口 （3）绘制Nwell层 （4）绘制N阱节点 （5）绘制衬底节点 （6）绘制Nselect区和Pselect区 （7）绘制NMOS有源区和PMOS有源区 （8）绘制多晶硅层 （9）绘制NAND 4 的输入口 （10）绘制NAND 4 的输出口 （11）绘制NMOS有源区和PMOS的源极 三T-spice仿真 在绘制完版图之后，经过设计规则检查无误后就可以提取网表进行仿真了。（1）版图的网表提取结果为： * Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit Version 13.00 / Extract Version 13.00 ; * TDB File: D:\20113250\youwenhao-NAND4.tdb * Cell: Cell0 Version 1.03 * Extract Definition File: D:\Tanner EDA\Tanner Tools v13.0\ExampleSetup\lights.ext 1绪论 设计背景 随着集成电路技术的日益进步，使得计算机辅助设计（CAD）技术已成为电路设计师不可缺少的有力工具[1]。国内外电子线路CAD软件的相继推出与版本更新，使CAD技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域，如芯片版图的绘制、电路的绘图、模拟电路仿真、逻辑电路仿真、优化设计、印刷电路板的布线等。CAD技术的发展使得电子线路设计的速度、质量和精度得以保证。在众多的CAD工具软件中，Spice程序是精度最高、最受欢迎的软件工具，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[2]。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。 虽然SPICE开发至今已超过20年，然而其重要性并未随着制程的进步而降低。就国内的设计环境而言，商用的SPICE模拟软件主要有Hspice、Pspice、SBTspice、SmartSpice与Tspice等。 HSpice是Spice程序应用在PC上的程序，它的主要算法与Spice相同。由于HSpice A/D程序集成了模拟与数字电路的仿真运算法，它不仅可以仿真单一的模 DTL与非门电路: 常将二极管与门和或门与三极管非门组合起来组成与非门和或非门电路，以消除在串接时产生的电平偏离， 并提高带负载能力。 图2.1.5所示就是由三输入端的二极管与门和三极管非门组合而成的与非门电路。其中，作了两处必要的修 正： （1）一将电阻Rb换成两个二极管D4、D5，作用是提高输入低电平的抗干扰能力，即当输入低电平有波 动时，保证三极管可靠截止，以输出高电平。 （2）二是增加了R1，目的是当三极管从饱和向截止转换时，给基区存储电荷提供一个泻放回路。 该电路的逻辑关系为： （1）当三输入端都接高电平时（即VA=VB=VC=5V），二极管D1～D3都截止，而D4、D5和T导通。 可以验证，此时三极管饱和，VL=VCES≈0.3V，即输出低电平。 （2）在三输入端中只要有一个为低电平0.3V时，则阴极接低电平的二极管导通，由于二极管正向导通时的钳位作用，VP≈1V，从而使D4、D5和T都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。 可见该电路满足与非逻辑关系，即： 把一个电路中的所有元件，包括二极管、三极管、电阻及导线等都制作在一片半导体芯片上，封装在一个管壳内，就是集成电路。图2.1.5就是早期的简单集成与非门电路，称为二极管—三极管逻辑门电路，简称 DTL电路。 TTL逻辑门电路: DTL电路虽然结构简单，但因工作速度低而很少应用。由此改进而成的TTL电路，问世几十年来，经过电路结构的不断改进和集成工艺的逐步完善，至今仍广泛应用，几乎占据着数字集成电路领域的半壁江山。 TTL与非门的基本结构及工作原理 1．TTL与非门的基本结构 我们以DTL与非门电路为基础，根据提高电路功能的需要，从以下几个方面加以改进，从而引出TTL与 非门的电路结构。 首先考虑输入级，DTL是用二极管与门做输入级，速度较低。仔细分析我们发现电路中的Dl、D2、D3、D 4的P区是相连的。我们可用集成工艺将它们做成—个多发射极三极管。这样它既是四个PN结，不改变原来的逻辑关系，又具有三极管的特性。一旦满足了放大的外部条件，它就具有放大作用，为迅速消散T2饱和时的超量存储电荷提供足够大的反向基极电流，从而大大提高了关闭速度。详细情况后面再讲。 第二，为提高输出管的开通速度，可将二极管D5改换成三极管T2，逻辑关系不变。同时在电路的开通过程中利用T2的放大作用，为输出管T3提供较大的基极电流，加速了输出管的导通。另外T2和电阻RC2、RE2组成的放大器有两个反相的输出端VC2和VE2，以产生两个互补的信号去驱动T3、T4组成的推拉式 输出级。 第三，再分析输出级。输出级应有较强的负载能力，为此将三极管的集电极负载电阻RC换成由三极管T4、二极管D和RC4组成的有源负载。由于T3和T4受两个互补信号Ve2和Vc2的驱动，所以在稳态时，它们总是一个导通，另一个截止。这种结构，称为推拉式输出级。 2．TTL与非门的逻辑关系二输入与非门、或非门版图设计
三输入与或门设计
二输入与非门,或非门版图设计
三输入与非门电路设计
四输入与非门版图
三输入或门版图设计的
与非门