苏州科技学院集成电路设计实验Word文档格式.docx
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（5）显微镜细调焦距。
（6）控制显微镜载物台，进行扫描观察芯片表面结构，并用计算机保存各块图像
（7）打印所有图片并拼合。
实验报告：
（1）实验目的；
（2）实验内容；
（3）所用仪器设备；
（4）实验步骤；
（5）图片拼合总体图；
（6）小结。
（每个小组交一份报告）
实验二CMOS电路版图设计
1、学习CMOS电路的版图设计方法和设计流程。
2、学习版图设计软件L-edit使用。
3、理解CMOS电路中MOS器件的纵向结构和工艺流程。
4、掌握P阱CMOS工艺下的设计规则。
5、设计CMOS电路中异或门的逻辑结构和版图。
1、设计CMOS电路中异或门的电路能够实现同或逻辑功能，
2、设计的版图满足P阱CMOS电路的λ版图设计规则。
1、异或门逻辑功能：
Y=A⊕B
AB
Y
10
01
11
1
2、P阱CMOS工艺下CMOS电路版图结构（反相器为例）
3、P阱CMOS工艺的λ设计规则
实验仪器与器件：
微型计算机
版图设计软件L-edit。
1、学习P阱CMOS工艺的λ设计规则
2、在L-edit环境下设置图层结构、栅格尺寸和设计规则。
3、设计异或门逻辑结构和版图草图；
4、设计编辑出异或门的版图文件。
思考题：
（1）CMOS电路结构有何特点；
（2）MOS管级联在版图中如何实现。
（1）实验目的；
（2）实验原理；
（3）实验环境要求；
（4）电路图设计结果；
（5）版图设计结果
（6）小结
实验三CMOS电路的参数测试
实验目的
1、掌握CMOS电路的逻辑功能和器件的使用规则
2、学会CMOS电路主要参数的测试方法
实验原理
1、CMOS电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管同时用于一个电路中，成为组合二种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。
CMOS集成电路的主要优点是：
（1）功耗低，其静态工作电流在
A数量级，是目前所以数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。
（2）高输入阻抗，通常大于
，远高于TTL器件的输入阻抗。
（3）接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的99.9%以上，低电平可达电源电压的0.1%以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声绒容限很高。
（4）电源电压范围广，可在+2V~+7V范围内正常运行。
（5）由于有很高的输入阻抗，要求驱动电流很小，约0.1微安，输出电流在+5V电源下约为500微安，远小于TTL电路，如以此电流来驱动同类门电路，其扇出系数将非常大。
在一般低频率时，无需考虑扇出系数，但在高频时，后级门的输入电容将成为主要负载，使其扇出能力下降，所以在较高频率工作时，CMOS电路的扇出系数一般取10~20.
2、CMOS门电路逻辑功能
尽管CMOS与TTL电路内部结构不同，但他们的逻辑功能完全一样。
本实验结果参考反相器74HC04的基本静态参数。
3、CMOS电路的使用规则
由于CMOS电路有很高的输入阻抗，这给使用者带来一定的麻烦，即外来的干扰信号很容易在一些悬空的输入端上感应出很高的电压，以至损坏器件。
CMOS电路的使用规则如下：
（1）
接电源正极，
接电源负极（通常接地），不得反接。
（2）所有输入端一律不准悬空
闲置输入端的处理方法：
a）按照逻辑要求，直接接
（与非门）或
（或非门）。
b）在工作频率不高的电路中，允许输入端并联使用。
（3）输出端不允许直接与
或
连接，否则将导致器件损坏。
（4）在装接电路，改变电路连接或插、拔电路时，均应切断电源，严禁带电操作。
（5）所有的测试仪器必须良好接地；
实验设备与器件
1、+5V直流电源2、双踪示波器
3、连续脉冲源4、直流数字电压表
5、直流毫安表6、CMOS反相器样品
7、芯片测试台
实验内容
1.测试一个CMOS反相器的
、
（单位：
mA）
0.001
2.测试一个CMOS反相器的传输特性（一个输入端作为信号输入）。
V）
Vi
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Vo（+）
5.02
5.01
Vo（-）
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
3.16
3.03
2.97
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3.02
2.88
2.85
2.82
2.75
2.67
2.62
2.59
2.54
2.90
2.91
2.86
2.78
2.73
2.70
2.57
2.48
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
2.47
2.41
2.36
2.25
0.00
4.0
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
3.测试一个CMOS反相器的功耗特性（一个输入端作为信号输入）。
实验报告
1、整理实验结果，用坐标纸画出传输特性曲线。
2、根据实验结果，并判断被测电路的功能好坏。
实验4多功能寄存器设计
掌握现代数字系统的设计流程和设计方法。
掌握数字逻辑功能模块的仿真技巧。
掌握硬件描述语言VerilogHDL进行编程。
掌握熟悉系统仿真软件ModelSim的应用。
用VeilogHDL语言设计四位移位寄存器，要求具有复位、置数、左移、右移以及加法计数及减法计数功能。
寄存器时能够存储一组二进制数的功能电路，在不同的控制信号作用下，能够具有保持、置数及其它行为功能。
多能移位寄存器除了具有传统意义上的移位寄存其功能以外还可以扩展有计数器功能。
即在复位信号作用下，进行复位，停止复位后，在置数信号作用下，能对寄存器进行置数，停止置数后在时钟信号作用下，实现逐位移位功能，在功能转换后实现计数器功能。
对应的功能表及其示意图如下。
注：
1*=Q3Q2Q1Q0
2*=
功能仿真是编辑设置输入的变化信号，调用电路模块通过仿真工具得到对应的输出信号波形。
输入信号波形既可以用图形法编辑，也可以用硬件描述语言描述，其核心是具有输入的信号的所有可能情况及其行为变化过程。
本实验是用ModelSim进行仿真，因此要采用硬件描述语言编写testbench。
有关ModelSim使用见使用说明。
（1）程序编写；
（2）程序编译；
（3）testbenh程序设计编写
（4）ModelSim下仿真
（5）结果分析及其结论
实验五系统仿真设计
学习数字系统中TestBench设计和仿真软件ModelSim的使用。
设计多功能寄存器/串并行乘法器等模块的的仿真TestBench。
要求设计的TestBench能够验证多功能寄存器/串并行乘法器等模块的所有功能。
使用VerilogHDL编辑多功能寄存器/串并行乘法器等模块的输入信号变化波形，调用多功能寄存器/串并行乘法器等模块进行功能模拟，对应的原理示意图和功能表如下。
（3）ModelSim操作步骤；
（4）功能仿真和时序仿真；
；
（5）结果分析。
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