2.两输入与非门:
(1).逻辑功能:
=C,其中A,B均为输入,C为输出。
(2).原理:
当两个输入信号A,B都是低电平(即逻辑1)时,2个NMOS管都截止,2个PMOS管都导通,上拉开关都接通,下拉开关都断开,因此输出必然是高电平Vdd。
同理可得,输出为低电平的情况。
3.两输入或非门:
(1)逻辑功能:
=C
(2)原理:
只有当两个输入信号A和B都是低电平时,2个NMOS管都截止,2个串联的PMOS管都导通,才能使下拉开关都断开,上拉开关都接通,形成上拉通路,使输出为高电平。
同理可得,输出为低电平的情况。
四、实验方法与步骤
实验方法:
计算机平台:
AsusA450C(interCorei5-3337U1.8GHz)
软件仿真平台:
操作系统(windows7或者windowsXP),软件(Hpice)
实验步骤:
1.设计反相器的实验步骤:
(1)编写源代码。
在记事本编辑器上编写反相器描述代码。
并以.sp文件扩展名存储文件。
(2)打开Hspice软件平台,点击open按钮,然后在系统文件中找到反相器的.sp文件,加入到当前选项。
点击“simulate”,仿真后进行编译EditLL.
(3)编译运行通过后。
点击Avanwaves;
(4)查看输出特性曲线;
2.设计二输入与非门的实验步骤;
(1)编写源代码。
在记事本编辑器上编写二输入与非门描述代码。
并以.sp文件扩展名存储文件。
(2)打开Hspice软件平台,点击open按钮,然后在系统文件中找到二输入与非门的.sp文件,加入到当前选项。
点击“simulate”,仿真后进行编译EditLL.
(3)编译运行通过后。
点击Avanwaves;
(4)查看输出特性曲线;
3.设计二输入或非门:
(1)编写源代码。
在记事本编辑器上编写二输入或非门描述代码。
并以.sp文件扩展名存储文件。
(2)打开Hspice软件平台,点击open按钮,然后在系统文件中找到二输入或非门的.sp文件,加入到当前选项。
点击“simulate”,仿真后进行编译EditLL.
(3)编译运行通过后。
点击Avanwaves;
(4)查看输出特性曲线;
5、实验仿真结果及其分析
反相器:
1、仿真过程
1)代码:
*SamplenetlistforGSMC
.TEMP25.0000
.paramwn=1uwp=0.28uLmin=0.28uvdd=3.6v
.lib’gd018.1’TT
.optionpost
vddvcc0dcvdd
*---VoltageSources---
*---InverterSubcircuit---
M1n2n1vccvccPCHw=wpL=Lmin
M2n2n100NCHw=wnL=Lmin
C1n2010p
vsn10
*---TransientAnalysis---
.dcvs0vdd0.01
.printdcv(n2)I(m2)
.alter
.paramwp=1u
.alter
.paramwp=3u
.alter
.paramwp=9u
.alter
.paramwp=27u
.end
2)编译或调试过程(中间出现的情况与结果)
写入gd018库文件:
.lib'gd018.l'TT
1和l输入搞混,导致编译无法通过。
2、仿真结果及分析
1)仿真结果
2)仿真结果分析
其中橙色曲线为输出曲线;
由图可知:
V(TN)=500mV,V(it)=1V,V(DD)=2.5V;
两输入与非门:
1.仿真过程:
(1)代码:
*SamplenetlistforGSMC
.TEMP25.0000
.paramwn=30uwp=30uLmin=6uvdd=3.6v
.lib’gd018.1’TT
.optionpost
vddvcc0dcvdd
*---VoltageSources---
*---InverterSubcircuit---
Mp1n3n2vccvccPCHw=wpL=Lmin
Mp2n3n1vccvccPCHw=wpL=Lmin
Mn1n3n1n40NCHw=wnL=Lmin
Mn2n4n200NCHw=wnL=Lmin
vsn10dc=5v
vdn20dc=5v
*---TransientAnalysis---
.dcvs0vdd0.01vd0vddvdd
.printv(n3)
.end
(2)编译或调试过程(中间出现的情况与结果)
编译调试均正常;
2.仿真结果及分析
(1)仿真结果:
(2)仿真结果分析:
图中红绿两条直线各自表示两个输入端电压变化曲线,蓝色曲线表示反相器的输出曲线,最下方绿色的曲线是两输入与非门的输出曲线。
可以看出当两个输入端的电压值在不断上升,随着输入端电压的上升,与非门输出曲线从低电平向高电平过渡。
两输入或非门:
1.仿真过程:
(1)代码:
*SamplenetlistforGSMC
.TEMP25.0000
.paramwn=30uwp=30uLmin=6uvdd=3.6v
.lib’gd018.1’TT
.optionpost
vddvcc0dcvdd
*---VoltageSources---
*---InverterSubcircuit---
Mp1vccn1n4vccPCHw=wpL=Lmin
Mp2n4n2n3n4PCHw=wpL=Lmin
Mn1n3n100NCHw=wnL=Lmin
Mn2n3n200NCHw=wnL=Lmin
C1n300.1p
vsn10
vdn20
*---TransientAnalysis---
.dcvs0vdd0.01vd0vddvdd
.printv(n3)
.end
*SamplenetlistforGSMC
.TEMP25.0000
.paramwn=30uwp=30uLmin=6uvdd=3.6v
.lib'gd018.1'TT
.optionpost
vddvcc0dcvdd
*---VoltageSources---
*---InverterSubcircuit---
Mp1n3n2vccvccPCHw=wpL=Lmin
Mp2n3n1vccvccPCHw=wpL=Lmin
Mn1n3n1n40NCHw=wnL=Lmin
Mn2n4n200NCHw=wnL=Lmin
vsn10dc=5v
vdn20dc=5v
*---TransientAnalysis---
.dcvs0vdd0.01vd0vddvdd
.printv(n3)
.end
*SamplenetlistforGSMC
.TEMP25.0000
.paramwn=30uwp=30uLmin=6uvdd=3.6v
.lib'gd018.1'TT
.optionpost
vddvcc0dcvdd
*---VoltageSources---
*---InverterSubcircuit---
Mp1vccn1n4vccPCHw=wpL=Lmin
Mp2n4n2n3n4PCHw=wpL=Lmin
Mn1n3n100NCHw=wnL=Lmin
Mn2n3n200NCHw=wnL=Lmin
C1n300.1p
vsn10
vdn20
*---TransientAnalysis---
.dcvs0vdd0.01vd0vddvdd
.printv(n3)
.end
(2)编译或调试过程
编译调试过程正常,无差错;
2.仿真结果及分析:
(1)仿真结果:
(2)仿真结果分析:
图中的蓝色,绿色曲线均为输入曲线,红色为输出曲线;
由图可知:
输入曲线中只要有高电平的出现,输出结果就为低电平;
输入曲线若均处于低电平范围内,则输出结果为高电平。
6、实验结论
通过研究反相器的电压特性曲线,我们可以使用NMOS和PMOS晶体管设计出与非门,或非门等门电路。
七、实验心得
Hspice的优点是将输入和输出信号,部分器件和整体逻辑电路的特性曲线都体现在一个坐标轴上。