VLSI实验报告2.doc

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VLSI实验报告

使用S-Edit设计简单逻辑电路

班级：

电信08-3班

姓名：

李洋

学号：

0806110312

指导教师：

张沛泓

成绩：

电子与信息工程学院

信息与通信工程系

实验目的

以设计CMOS来学习Tanner软件的使用。

在本实验中利用S-Edit将PMOS与NMOS组合成简单的逻辑电路，包括反相器（NOT）与与非门（NAND），引导学习S-Edit的基本功能。

实验原理

近些年来，集成电路设计技术发展迅速，促使半导体技术不断地发展，半导体技术在进入将整个系统整合在单一晶片上的时代，许多设计公司正在积极开发各种IP或更先进的soc产品。

而设计人才的培养，需要依托于学校，现在各大专院校、研究所都已设置VLSI相关课程，培训流程及设计方面的人才。

超大规模集成电路设计必须借助于计算机辅助设计软件，并遵循各项流程规则及参数规定。

大部分的超大规模集成电路设计软件是在工作站上执行的，虽然功能强大，但是价格昂贵，不利于初学者学习使用。

日前，在PC机上开发了TannerToolsPro工具，它可以提供完整的电路设计环境，帮助初学者进入VLSI设计领域。

TannerToolsPro工具非常适合初学者学习，它从电路图设计、电路分析仿真到电路布局环境一应俱全。

本试验教程针对VLSI设计实习课程设计了多个实验。

实验步骤

:

进入S-Edit---建立新文件---环境设置---引用模块---建立反相器电路与符号---新增模块---建立与非门电路与符号。

3.1使用S-Edit编辑反相器

（1）打开S-Edit程序:

执行..\Tanner\S-Edit目录下的sedit.exe文件，即可打开S-Edit程序，S-Edit会自动将工作文件命名为“FileO.sdb”并显示在窗口的标题栏上，。

（2）另存新文件:

选择File---SaveAs命令，打开“另存为”对话框，在“另存在”下拉列表中选择保存的路径，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，

（3）环境设置:

S-Edit默认的工作环境是黑底白线，但可按照用户的爱好来自定义颜色，例如，可将背景颜色换成白色，而将电路线条颜色换成黑色。

选取Setup---Colors命令，打开Color对话框，可分别设置背景色（BackgroundColor）、

前景色（ForegroundColor）、选取的颜色（SelectionColor）、栅格颜色（GridColor）与原点的颜色（OriginColor）。

用鼠标来选择颜色的部分，即可更换颜色，将各颜色设置为图2.3所示的状态，则画面背景变成白色。

（4）编辑模块:

S-Edit编辑方式是以模块（Module）为单位而不是以文件（File）为单位，每一个文件可以有多个模块，而每一个模块则表示一种基本组件或一种电路，故一个文件内可能包含多种组件或多个电路。

每次打开新文件时便自动打开一个模块并将之命名为“Module0”,

（5）浏览元件库:

S-Edit本身附有4个元件库，他们分别是在..\Tanner\S-Edit\library目录下的scmos.sdb,spice.sdb,pages.sdb与element.sdb。

若要引入这

些组件库中的模块，可以选择Module---SymbolBrowser命令，打开SymbolBrowser对话框，单击AddLibrary按钮，可加入要使用的元件库，本范例中加入了scmos,spice,pages与element元件库在Libra、添加元件库

（6）从元件库引用模块:

编辑反相器电路会利用到NMOS,PMOS,Vdd与

Gnd这4个模块，所以要从元件库中复制NMOS,PMOS,Vdd与Gnd这4个模块到ex2文件,并在Module0中编辑画面引用。

其方法为:

选择Module---SymbolBrowser命令，打开SymbolBrowser对话框，在Library列表框中选取spice元件

库，其内含模块出现在Modules列表框中，在Modules列表框中选取MOSFET_N选项（NMOS），单击Place按钮及Close按钮，则在Module0编辑窗口内将出现MOSFET_N的符号。

以同样操作选出MOSFET_P选项（PMOS）后单击Place按钮，先不要单击Close按钮，再选出Vdd与Gnd符号并在每次选择后分别单击Place按钮，最后单击Close按钮则出现如图2.6所示的界面。

（7）编辑反相器:

按住Alt键拖动鼠标，可移动各对象。

注意MOSFET_N与MOSFET_P选项分别有4个节点，Vdd与Gnd选项分别有一个节点。

将4个对象摆放成如图2.7所示的位置，注意，在两对象相连接处，各节点上小圆圈消失即

（8）加入联机:

将4个对象排列好后再利用左边的联机按钮，完成各端点的信号连接，注意控制鼠标键可将联机转向，按鼠标右键可终止联机。

当联机

与组件节点正确相接时，节点上小圆圈同样会消失，但若有3个以上的联机或组件节点接在一起时，则会出现实心圆圈，

（9）加入输入端口与输出端口:

利用S-Edit提供的输入端口按钮与输出端口按钮，标明此反相器的输入输出信号的位置与名称，方法如下:

选择输入端口按钮，再到工作区用鼠标左键选择要连接的端点，打开EditSelectedPort对话框，在Name文本框输入“IN”，单击OK

再选择输出端口按钮，到工作区用鼠标左键选择要连的端点，在打开的对话框的Name文本框中输入“OUT”,单击OK按钮。

若输入端口或输出端口未与所要连接的端点相接，则可利用移动功能将IN输入端口移至反相器输入端，将OUT输出端口接至反相器输出端，或利用联机功能将节点连接在一起，

（10）建立反相器符号：

在此步骤之前是电路设计模式，S-Edit中的模块，除了可以建立设计电路的窗口外，还可以建立该电路符号的窗口，选择View---SymbolMode命令，所示，即切换至符号模式。

选择了三角形工具后，按鼠标左键可画三角形的端点，按鼠标右键可画出三角形的终点，接着利用圆形工具画出圆形，最后利用直线工具画出直线，如图2.12所示。

（11）加入输入端口与输出端口：

利用S-Edit提供的输入端口按钮与输出端口按钮，标明此反相器符号的输入输出信号的位置与名称，具体操作同步骤（9），注意，符号的输入输出端口的名称要与电路输入输出端口的名称相同，大小写亦需一致。

（12）更改模块名称：

要将原来的模块名称Module0换成符合实际电路特性的名称，要选择Module---Rename命令，打开ModuleRename对话框，如图2.14所示，在其中的Newmodule’sname文本框中输入“inv”,之后单击OK按钮，即可完成反相器模块的S-Edit设计。

（13）反相器设计成果：

观看最后反相器设计成果，可分别选择View---SchematicMode与View-SymbolMode命令切换电路设计模式和符号模式两个窗口，或者选择View-ChangeMode命令来轮流在电路设计模式和符号模式这两个窗口之间进行切换

（14）模块输出格式:

S-Edit可将模块的内容输出成几种文字形式，具体操作是选择File---Export命令，打开ExportNetlist对话框，在其中的SelectExportDataType下拉列表中可以看到有6种输出格式，

（15）输出成SPICE文件：

将设计好的S-Edit电路图输出成SPICE格式，可借助于T-Spice分析与模拟此设计电路的性质，可选择File---Export命令输出，或单击S-Edit右上方按钮，会自动输出成SPICE文件并打开T-Spice与转出文件，但此反相器的SPICE文件必须加入电源与其他设置，才能以T-Spice进行分析。

2.2使用S-Edit编辑或非门

用S-Edit编辑与非门的详细步骤如下

（1）新增模块：

回到S-Edit的ex2.sdb文件，新增一个模块，选择Module---New命令，打开CreateNewModule对话框，如图2.19所示，在其中的ModuleName文本框中输入“Nand2”，单击OK按钮，即可完成新增模块的操作。

（2）引用模块：

选择Module---Instance命令，打开InstanceModule对话框，在Files下拉列表中选择ex2选项，在SelectModuleToInstance列表框中可以看到共有5个模块供引用，分别选取Vdd,Gnd,MOSFET_N与MOSFET_P选项，单击OK按钮。

由于引用的符号出现在编辑画面相同的地方，可按住Alt键来用鼠标拖动来将4个符号分开。

（3）复制并旋转：

在Nand2的编辑窗口中选择MOSFET_P选项，使之成为红色的选取状态，再选择Edit---Duplicate命令复制出MOSFET_P符号，再选择Edit---Flip---Horizontal命令水平翻转MOSFET_P符号，然后复制一个

4）加入联机：

将6个对象排列好后再利用左边联机按钮，完成各端点的信号连接，注意，控制鼠标左键可将联机转向，按鼠标右键可终止联机。

与非门联机部分完成

（5）加入输入端口与输出端口：

利用S-Edit提供的输入端口按钮与输出端口按钮，标明此与非门的两个输入端口A与B，一个输出端口OUT

（6）建立与非门符号：

S-Edit中的模块，除了可建立供设计电路的窗口外，还有可建立该电路符号的窗口，前面与非门电路设计是在电路设计模式中进行，其电路符号的建立必须切换至符号模式，其方法为选择View---SymbolMode命令，

7）加入输入端口与输出端口：

利用S-Edit提供的输入端口按钮与输出端口按钮，标明此与非门符号的输入输出信号的位置与名称，具体的操作同步骤（5）注意，符号的输入与输出端口的名称要与电路的输入与输出端口的名称相同，大小写亦需一致。

（8）与非门设计成果：

观看最后反相器设计成果，可切换电路设计模式与符号模式这两个窗口，，并可选择View---Home命令或按Home键来观看全景。

（9）输出成SPICE文件：

将设计好的S-Edit电路图，输出成SPICE格式，可借助T-Spice软件分析与模拟此设计电路的性质，可由选择File---Export命令输出，

实验体会

虽然是第一次认识这中软件，但是经过一节课的了解，使我对TannerToolsPro工具有了一定的了解。

同时也对VLSI有了更深入的认识。

在了解了它的设计环境的同时，也对我的理论知识有了一定的帮助，对我帮助很大。

在这次实践课程中，不仅让我对该软件有了一定的认识，更提高了我的动手能力，让我受益颇多。