mcos加法电路的设计与研究本科毕业设计Word文档格式.docx
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指导老师:
白天蕊
二零零九年六月
院系信息科学与技术学院专业电子科学与技术（微电子技术方向）
年级2005级姓名李阳
题目CMOS加法电路的设计与研究
指导教师
评语
指导教师（签章）
评阅人
评语
评阅人（签章）
成绩
答辩委员会主任（签章）
年月日
毕业设计任务书
班级微电1班学生姓名李阳学号20052541专业电子科学与技术（微电子技术方向）
发题日期：
2008年12月20日完成日期：
2009年6月10日
题目CMOS加法电路设计与研究
题目类型：
工程设计√技术专题研究理论研究软硬件产品开发
一、设计任务及要求
要求在CADENCE定制设计平台Vertuso下，用AMI05工艺，设计1位全加电路和多位加法电路，并对各种加法电路的性能进行比较分析。
具体设计任务如下：
1．学习cadence设计平台
2．一位全加电路设计、优化与仿真
3．多位加法电路设计与仿真
4．加法电路版图设计
5．加法器电路性能分析与比较
二、应完成的硬件或软件实验
1．原理图设计与仿真
2．版图设计
三、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）
1．设计论文
2．电路原理图和仿真结果
3．电路的版图
四、指导教师提供的设计资料
1．CADENCEVirtuosoLayoutEditorUserGuide
2．VirtuosoSchematicComposerUserGuide
3．Celldesigntutorial
五、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）
1．CADENCE相关资料
2．加法电路相关资料
六、设计进度安排
第一部分学习数字集成电路设计相关知识（1~3周）
第二部分熟悉CADENCE版图设计平台（4~5周）
第三部分设计电路原理图并仿真、设计版图、撰写设计论文（6~16周）
评阅及答辩（周）
指导教师：
年月日
系主任审查意见：
审批人：
注：
设计任务书审查合格后，发到学生手上。
西南交通大学信息科学与技术学院2008年制
摘要
加法电路是数字电路中的一个重要组成部分。
它的主要功能是实现两个一位或多位二进制数的加法运算，并得出相应的和以及进位结果；
加法电路在各种运算电路中都起着重要作用，是一个不可或缺的部分。
对于运算电路，最重要的莫过于其运算速度，通常，晶体管尺寸越大，充放电速度就越快，运算速度当然也就更快；
但从芯片制造的角度来说，晶体管尺寸越大，版图的面积也就会越大，制造成本会变得很高。
因此，需要综合考虑芯片的面积及工作速度。
为了在同等条件下设计出高性能低成本电路，我们需要研究多种电路结构。
本文设计了几种加法电路结构，包括由一位全加器构成的多位加法电路，多位超前进位加法电路和由曼彻斯特链结构组成的多位加法电路。
从理论研究入手，对各种结构工作原理深入了解，并设计出原理图。
以原理图为基础，首先在NC－Verilog环境下进行功能仿真，以确定其逻辑功能正确；
随后进行模拟仿真，以确定其延时及工作速度等，该设计过程中遇到的众多信号不同步问题，导致短时间内逻辑值的错误，我们通过改变晶体管尺寸，重新设计局部电路结构和增加延迟单元（会牺牲部分工作速度）等方法予以解决，并最终得出正确结果。
所有电路工艺库选用1.5.1工艺库，使用AMI0.6工艺文件，设计实现多种加法器。
几种结构当中电路最高工作速度可达百兆以上。
关键词：
加法器；
超前进位；
曼彻斯特链；
信号同步
Abstract
Addercircuitisanimportantcomponentofdigitalcircuit.Itsmainfunctionistoachieveoneormoreofthetwobinaryoperationsofaddition,todrawand,aswellasthecorrespondingbinaryresults.Addercircuitplaysanimportantroleinallkindsofcomputingcircuitandisanindispensablepart.
Asforcomputingcircuit,themostimportantisitscomputationalspeed,usually,thegreaterthetransistorsizeis,thefasterchargeanddischargespeedwillbe,surelywithhighercomputingspeed.Butontheotherhand,fromthechipmaker'
spointofview,thegreaterthetransistorsize,territorythegreaterwillbethearea,willbecomeaveryhighmanufacturingcosts.Therefore,weneedtoconsiderboththeworkofchipareaandspeed.Inordertodesignhigh-performancelow-costcircuitUnderthesameconditions,weneedtostudythestructureofavarietyofcircuits.
Inthispaper,thedesignofthestructureofseveraladdercircuit,includingafulladdercircuitconsistingofanumberofaddition,anumberofCLAbytheManchestercircuitandthenumberofchainstructureoftheaddercircuit.Startingfromthetheoreticalresearchonavarietyofinsightintothestructureoftheworkingprincipleandthendesignschematic.Basedontheschematic,firstofallintheNC-Verilogfunctionalsimulationenvironmenttodetermineitscorrectlogicfunction;
thenanalogsimulation,todeterminethelatencyandspeed.Duringtheperiodofdesign,weencounteredinmanysignalsynchronizationproblem,resultinginashortperiodoftimeerrorofthelogicvalue.Wechangethetransistorsizes,circuitre-designthestructureandincreasethelocaldelayunit（partoftheworkwillbetheexpenseofspeed）andothermethodstosolveproblems,andultimatelyreachtherightresults.
Allcircuits1.5.1ProcessSelectionProcesslibrarydatabase,theuseoftechnologyAMI0.6documentDesignandImplementationofavarietyofadder.Severalcircuitstructureofthehighestspeeduptomorethanhundredsofmegabytes.
Keywords:
adder;
carry-lookahead;
Manchesterchain;
signalsynchronization
第1章绪论
1.1加法电路概述及应用
算术运算是数字系统的基本功能，更是计算机中不可缺少的组成单元。
加法器是很多系统中重要的基本单元，在中央处理单元（CPU）中的算术运算单元（ALU）有神经质存在，在数字信号处理器中也有它影子，在数字电路中可以说是用途最广的基本电路之一。
加法器的主要功能是实现两个1位或多位二进制数的加法运算，求出各位和及对应的进位信号。
正是由于加法电路在各种系统中的广泛应用，其性能好坏对各种电路系统有着重大意义；
因此，对加法电路的学习，分析和研究就显得十分重要，加法电路的性能提升，对于电路整体性能的提升，有着不可小觑的作用。
本文分析研究几种常见的加法电路设计方案，如全加器加法器、超前进位加法器和曼彻斯特进位链加法器等典型结构的加法电路，对加法电路的工作原理进行深入剖析；
在数字电路设计中，电路的结构优化显得尤其重要，同一电路，采用不同的方案进行设计，其性能指标可以出现较大差异；
另外，晶体管尺寸，以及版图的布局布线方式都对最终生成的电路性能有着重大影响。
现阶段CMOS（互补金属氧化物半导体）数字集成电路已成为当今住处时代一种领先的创新技术。
由于低功耗，高速，大噪声容限心脏易于设计等固有特点，CMOS集成电路已经成为当今的主流技术。
随着超深亚微米制作工艺、极低的工作电压和GHz级工作频率带来的挑战，对电路的结构及其布局布线的分析设计与仿真优化就显得特别重要，本文正是基于这样的基础诞生的。
1.2CADENCEVIRTUOSO开发平台简介
CadenceDesignSystemsInc.是全球最大的电子设计技术（ElectronicDesignTechnologies）、程序方案服务和设计服务供应商。
其解决方案旨在提升和监控半导体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其它各类型电子产品的设计。
Cadence公司的电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。
CADENCEVIRTUSO开发平台是该公司的其中一款非常强大的开发工具，它运行于LINUX或UNIX环境下，功能概涵原理图设计
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