集成电路课设基于CMOS二输入或门设计.docx

1、集成电路课设基于CMOS二输入或门设计课程设计任务书学生姓名：杨子意 专业班级： 电子科学与技术指导教师：刘金根 工作单位： 信息工程学院 题 目: 二输入或门CMOS。初始条件：计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件，要求完成的主要任务: （1、课程设计工作量：2周2、技术要求：（1）学习ORCAD软件和L-EDIT软件。（2）设计一个而输入或门电路。（3）利用ORCAD软件和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：

2、2014.11.22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。2014.11.25-11.27学习ORCAD软件和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。2014.11.28-12.5对二输入或门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。2014.12.6 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 11 原理分析 21.1或非门的工作原理 21.2反相器的工作原理 31.3或门的计算 42 方案论证 52.1总体设计 52.2子模块设计 62.2.1反相器的设计 62

3、.3.2 或非门的设计 73原理图的仿真 74 版图的绘制 94.1 PMOS版图设计 94.2 或门版图的设计 94.3 版图的DRC检查 115心得体会 126参考文献 13摘要越来越多的电子电路都在使用MOS管，特别是在音响领域更是如此。MOS管与普通晶体管相比具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好、动态范围大等优点，且它是一种压控器件，有与电子管相似的传输特性，因而在集成电路中也得到了广泛的应用。或门，又称或电路。如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系。具有“或”逻辑关系的电路叫做或门。或门有多个输入端，一个输出端，多输入或门可由多个2输入或

4、门构成。只要输入中有一个为高电平时（逻辑1），输出就为高电平（逻辑1）；只有当所有的输入全为低电平时，输出才为低电平。通常使用一个或非门再加一个反向器实现。关键词：MOS管 集成电路 或门1 原理分析1.1或非门的工作原理或非门就是将两个CMOS非门电路图的工作管Vn1、Vn2（N沟道管）并联起来，负载管Vp1、Vp2（P沟道管）串联起来，就可以构成或非逻辑电路如图1所示。图1 CMOS逻辑或非门电路当输入中只有一个或两个都为高电平时，工作管Vn1、Vp1中必定有一个处于导通状态，负载管Vn2、Vp2中必定有一个处于截止状态，使输出端对公共端的连接为低电阻连接，对电源的连接为高电阻连接，故逻辑

5、电路输出电压为低电平。当输入全为低电平时，工作管Vn1、Vp1同时截止，负载管Vn2、Vp2同时导通，使输出端对公共端的连接为高电阻连接，对电源端的连接为低电阻连接，故逻辑电路输出电压为高电平。综上所述，逻辑电路输出信号与输出信号的逻辑关系实现或非运算关系。1.2反相器的工作原理CMOS反相器电路如图2所示它由两个增强型MOS场效应管组成，其中Vn为NMOS管，称驱动管，Vp为PMOS管，称负载管。 NMOS管的栅源开启电压UTN为正值，PMOS管的栅源开启电压是负值，其数值范围在25V之间。为了使电路能正常工作，要求电源电压UDD(UTN+|UTP|)。UDD可在318V之间工作，其适用范围

6、较宽。图2 CMOS反相器(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此Vn管截止，而此时|UGS2|UTP|，所以Vp导通，且导通内阻很低，所以UO=UOHUDD， 即输出为高电平.(2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDDUTN，Vn导通，而UGS2=0UTN，V1导通，而UGS2=0|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL0，即输出为低电平。 可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能。2.3.2 或非门的设计或非门只有当两个输入A和B为低电平（逻辑0）时输出为高电平（逻辑1）。也可以理解为任意输入为高电平（逻辑1），输出为低电平（逻辑0）。或非门的原理图如图8所示图8 或非门原理

7、图3原理图的仿真用OrCAD画出或门的原理图，如图9所示。图9orCAD或门原理图DSTM1为A输入，DSTM2为B输入，在两输入端各放一个电压探针，监视A、B输入端的输入波形，在输出福安放一个电压探针，监视输出端的波形，点击仿真键，得到仿真波形，如图10所示。图10 仿真波形图10中V（M3:g），V(M4:g)为输入，V(M6:d)为输出，有图可知，当V（M3:g）或V(M4:g)有一个为高电平，则输出V(M6:d)为高电平；V（M3:g）、V(M4:g)全是低电平时，输出V(M6:d)为低电平，满足或门的逻辑规则，所以原理图正确。4 版图的绘制4.1 PMOS版图设计首先用L-edit或

8、一个PMOS如图11所示图11 PMOS的版图通过绘制PMOS的版图，学习了L-edit软件的基本使用方法，使自己能够慢慢的画出整个或门的版图。4.2 或门版图的设计或门的版图有两部分组成，如图12，图13所示。是一个或非门加一个反相器组成。或非门是由两个PMOS和两个NMOS组成，反相器是有一个PMOS和一个NMOS组成。图 12 或非门的版图图13 反相器的版图两个版图相互连接就构成一个或门的版图，如图14所示。图14 或门的整体版图4.3 版图的DRC检查执行命令toolsDRC，就能对版图进行DRC电气检查，系统自动检查对弹出检查结果。如图15所示。图15 DRC检查结果显示没有DRC

9、错误。5心得体会通过这次学习，让我受益匪浅 ，从中学到了独自解决问题的能力，同时也认识到自己的不足，通过对学过的知识的运用，发现了自己很多的不足，理论联系实际，要知道知识重在学以致用，要将知识灵活的运用于实践，才是真正的掌握了。感谢老师的帮助与指导。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用，而且考试内容有限，所以在这次课程计过程中，对整个数字芯片全定制设计流程有了一个总体的认识。学会了数字集成电路中MOS管参数的设计。我们更加明白了很多比如说寄生电容包含几部分，分别怎么计算，还有寄生电容对芯片功耗和延时的影响及估算等课堂上学过又很模糊的东西。同时也熟练掌握了cadance软件操作。印象最深的是版图设计当中遇到了非常多的问题，由于第一次接触版图，又没有认真阅读数据手册。版图绘制过程中出现了很多规则上的错误，导致后面规则检查不能通过。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。通过动手实践让我对其结构映象深刻，原理更加明白了。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。认识来源于实践，实践是认的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。