电子信息专业实训指导书

电子信息专业实训指导书

侯海鹏李建军杨立东编著

二零一零年五月

第1章专业实训的基本要求与时间安排

一、专业实训的目的和任务

专业实训是电子信息专业培养目标所必须的重要的教学环节，是培养学生独立分析和解决问题的能力，以及科学的工作方法的重要过程，同时也是教学与实际工作结合的重要纽带，使学生能身负所长。

1、通过专业实训，培养学生的工作责任心和勇于开拓、勇于实践的基本素质。

2、通过专业实训，培养学生综合运用所学知识独立完成课题，从文献检索、科学实验中获取知识的能力。

3、通过专业实训，综合检验学生的知识面、掌握知识的深度、实验技能、分析问题解决问题和创新的能力、外语水平、计算机水平、书面及口头表达能力。

4、要求学生在两周内，完成所选指导教师所分配的设计任务，并按要求完成设计说明书。

二、专业实训的基本要求

学生按照实训指导书的要求完成所设计的内容，最终电路版图要符合实际规范并能提取参数仿真成功或者实物电路板能够正常工作。

实训设计说明书一般要求有以下几方面的内容：

1、中、英文摘要；

2、前言（说明本课题的来源、目的、意义、研究范围及要达到的技术要求）；

3、设计的内容与方法；

4、设计的结果与分析；

5、结论；

6、主要参考文献；标明设计所参阅的资料名称、作者、出版单位等。

7、附录（含复杂公式的推导、编写的程序、电路图、流程图等）。

8、篇幅一般为5000字左右。

三、考核内容与方式

专业实训的考核必须充分重视学生的创新能力和实践能力的培养，全面提高学生的工作能力和综合素质，包括如下几个方面：

1、平时的工作态度；

2、查阅中外文献和翻译整理资料的能力；

3、分析与解决问题的能力；

4、实际动手和处理各种问题的能力；

5、创新意识和创造能力；

四、专业试训的时间安排

五、参考资料

课程设计完成后，学生参考的主要文献要标明设计所参阅的资料名称、作者、出版单位等。

第2章Tanner Pro软件的使用指南Tanner Pro是一套集成电路设计软件，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit 与LVS，各软件功能如表1所示。

出电路图，再将该电路图输出成SPICE文件。接着利用T-Spice将电路图模拟并输出成SPICE，如果模拟结果有错误，返回S-Edit检查电路图，如果T-Spice模拟结果无误，则以L-Edit进行布局图设计。用L-Edit进行布局图设计后要以DRC 功能做设计规则检查，若违反设计规则，再将布局图进行修改直到设计规则检查无误为止。将验证过的布局图转化成SPICE文件，再利用T-Spice模拟，若有错误，再回到L-Edit修改布局图。最后利用LVS将电路图输出的SPICE文件与布局图转化的SPICE文件进行对比，若对比结果不相等，则回去修正L-Edit或S-Edit 的图。知道验证无误后，将L-Edit设计好的布局图输出成GDSII文件类型，再交由工厂去制作半导体过程中需要的光罩。

图1 Tanner Pro的设计流程

§2.1使用S-Edit设计基本组件符号

本节要引导读者建立NMOS组件及VDD组件，并学习S-Edit的基本功能。其主要操作流程为：建立新文件→环境设置→切换模式→绘制NMOS符号→加入组件接脚→建立组件特性→更改模块名称→新增VDD模块→切换模式→绘制VDD符号→加入全域接脚。

一、使用S-Edit建立NMOS符号

（1）打开S-Edit程序：执行步骤…＼Tanner＼S-Edit＼sedit.exe,或选择“开始”→“程序”→Tanner EDA→S-Edit命令，都可打开S-Edit程序，S-Edit会自动打开工作文件名为“File0.sdb”并显示在窗口的标题栏上，如图2.1所示。

图2.1 S-Edit标题栏

（2）另存新文件：在S-Edit程序中新打开的文件都是以Filexx来命名的，用户可将其更名为有意义的文件名，以便日后查找方便。选择File→Save As命令，打开另存为对话框，在“保存在”列表中选取存储目录，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，如01，如图2.2所示。

图2.2 另存新文件

（3）环境设置：S-Edit默认的工作环境是黑底白线，但用户可根据自己的爱好来定义颜色，例如，可将背景颜色换成白色，而将线路颜色换成黑色。选择

Setup→Colors命令，打开Color对话框，可分别设置背景颜色(Background Color)、前景颜色(Foreground Color)、选取的颜色(Selection Color)、格点的颜色(Grid Color)与原点的颜色(Origin Color)。用鼠标选定颜色部分即可更换颜色，如图2.3所示

图2.3 设置颜色

（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，每一个文件有多个模块，而每一个模块即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其命名为“Module0”,如图2.4所示。

图2.4 编辑模块Module0

（5）切换模式：S-Edit的文件中的模块具有两种模式，一个是为电路设计模式（Schematic Mode）,另一个是符号模式（Symbol Mode）.在此步骤之前都是电路设计模式，若要设计基本组件符号必须在符号模式中进行，其切换方式为选择View→Symbol Mode的命令，如图2.5所示，即切换到符号模式。

图2.5 切换至符号模式图2.6 绘图与文字工具栏

（6）绘制NMOS符号：S-Edit提供Annotation Tools(绘图与文字)工具栏，如图2.6所示，可以在其中绘制符号或编辑文字，此范例使用划线工具画出NMOS 符号。单击鼠标左键是画线的起点，单击鼠标右键为划线的终点。绘制的NMOS 符号如图2.7所示。

图2.7 绘制NMOS符号

（7）加入组件接脚：在符号模式下，S-Edit提供了Schematic Tools工具栏，如图2.8所示，可用来设置组件接脚。本范例使用Other Port工具作为NMOS 组件符号的接脚即可。方法为选择工具按钮，再到工作区中用鼠标左键选择要

连接的端点，例如，点NMOS左边的端点，打开Edit Selected Port对话框，如图2.9所示，在Name文本中输入“G”,单击OK按钮。

图2.8Schematic Tools工具栏

图 2.9编辑接脚

（8）编辑连接端口：利用Schematic Tools工具栏的选取工作按钮，选取G连

接端口，选择Edit→Edit Object命令将图样水平翻转，再利用移动功能（按下三键鼠标中键或按下ALT+鼠标左键）移至所要的位置，或选择Edit→Edit Object 命令设置其X与Y坐标，同理，再建立D连接端口、S连接端口与B连接端口，如图2.10所示。

图2.10 编辑连接端口

（9）建立组件特性：组件符号建立后，需要再设置组件特性，包括信道长度（L）、信道宽度（W）、源极周长（PS）、源极面积（AS）、汲极周长（PD）、汲极面积（AD）、组件类型（Modle）.其方法是选择Schematic Tools工具栏的编辑性质工

具按钮，再到工作区用鼠标左键选择任一位置，打开Creat Property对话框，

如图2.11所示。在Name威尔伯框输入性质名称“W”，在Value文本框中输入W的值“22u”，再在Value Tape下拉列表中选择Text选项，其它项保持默认不变，单击OK按钮。以同样方式将信道长度特性L的值设置成2u.

图2.11建立组件特性

接着再以同样方式设置PS=24u,AS=66p,PD=24u，AD=66p与Model=NMOS,但在Show下拉列表中选择None选项，如图2.12所示。

图2.12 建立组件特性

（10）设置输出性质：S-Edit可输出成多种格式，其输出性质的类型包括SPICE OUTPUT,SPICE PARAMETER，TRR OUTPUT,EDIT PRIMITIVE,VHDL PRAMITIVE与NETTRAN OUTPUT.在此设置SPICE OUTPUT性质内容，同样选择Schematic Tools工具栏中的编辑性质工具按钮，再到工作区中用鼠标左键选择任一位置，打开Creat Property对话框，如图2.13所示。在Name文本框中输入特性名称“SPICE OUTPUT”,在Vaval文本框中输入“M# %{D} %{G} %{S} %{B} ${model} L=${L} W=${W} AD=${AD}

PD=${PD} AS=${AS} PS=${PS}”.在Value Type下拉列表中选择Text选项，在Show下拉列表中选择None选项。

（12）更改模块名称：将原本模块名称Module0换成符号实际组件特性的名称，

选择Module→Rename命令，打开Module Rename对话框，在New module’s name 文本框中输入“NMOS_my”,单击OK按钮，如图2.15所示

图2.15更改模块名称

（13）NMOS组件设计成果：NMOS组件的最后的设计成果，如图2.16所示，注意，此图的编辑模式是符号模式。对于像NOMOS_my模块之类的基本组件而言，在电路设计中没有电路图存在，如图2.17所示。

图2.16 NOMS符号

图2.17电路设计模块中没有电路图

二、S-Edit编辑全域符号Vdd

（1）新增模块：每个S-Edit的文件可包含一个或多个模块，所以，新增一个组件并不需要打开一个新文件，只要在01.sbd文件中新增一个模块即可。选择Module→New命令，打开Creat New Module对话框，如图2.18所示，在Module

Name文本框中输入“Vdd_my”,单击OK按钮，即可完成新增模块的操作，具体如图2.19所示。

图2.18 新增模块

图2.19 编辑画面

（2）切换模式：在此步骤之前是电路设计模式，要设计基本组件符号必须在符号模式下进行，切换方式为选择View→Symbol Mode命令，如图2.20所示。

图2.20切换至符号模式图2.21绘制Vdd符号

（3）绘制Vdd符号：S-Edit提供了Annotation Tools工具栏来绘制符号或编写文字，本范例使用画线工具来画出Vdd符号。利用鼠标左键单击作为画线的起点，利用鼠标右键右击作为划线的终点。Vdd的符号如图2.21所示。

（4）加入全域端口：在符号模式下，S-Edit提供了Schematic Tools工具栏，可用来设置组件接脚。本范例使用其中的Global Port工具栏作为Vdd符号的接脚。方法为先选择工具按钮，再到工作区用鼠标左键选择性要连接的端点，打开Edit Selected Port对话框，如图2.22所示，在Name文本框中输入“Vdd”,单击OK按钮。再利用移动功能（Alt+鼠标）移到想要的位置，或选择Edit→Edit Object命令设置它们的X与Y坐标，结果如图 2.23所示

图2.22 编辑全域端口图2.23 全域端口编辑结果（5）全域符号Vdd设计结果：最后全域符号Vdd设计结果，如图2.24所示，注意此图的编辑模式为符号模式。可选择View→Home键，即可观看全景。Vdd_my模块在电路设计模式中没有电路图存在，如图2.25所示。

图2.24 全域符号Vdd编辑结果图2.25 电路设计模式中没有电路图存在

三、说明

文件结构：在本实例的文件01.sbd中，共建立两个模块：NMOS_my与Vdd_my,都以符号模式建立该组件。各模块内容可以选择Module→Open抿了打开并修改。

电路设计模式与符号模式：S-Edit的每一个模块分为两部分，一个为电路设计模式，另一个为符号模式。电路设计模式的设计方式为引用其它模块组件来设计电路，符号模式用来设计一种代表电路或组件的符号。本范例建立的两个模块，就只用到符号模式设计组件符号。

Page:在S-Edit文件中的模块，在电路设计模式中又可以将电路分布在不同的页面（Page）中，当所绘制的电路复杂时，可以将电路进行适当的切割，绘制在不同的页面中，分布在不同的页面电路，其相互连接的端点，必须标注相同的

节点名称。

Property :在一个模块中建立组件符号，该组件的性质可利用按钮来建立，注意：按钮只能在符号模式中使用。建立组件性质时，如图2.26所示，

需要定义该性质的名称（Name）与量值（Value），同一个模块中每一个Property 必须有一个唯一的名称。

图2.26 创建组件性质

定义的性质其显示在屏幕上的字号可在图2.26中的Text Size文本框中调整，而取值（Value）的类型可以为整数（Integer）、实数（Real）或文字（Text）.Separator character文本框来设置当定义的性质出现在屏幕时，在名称与值之间分隔的符号。在Show下拉表中有Name and Value,Value only与None等选项可以选，分别代表的意义如表2.1所示。

全域节点：全域节点通常用在整个电路分布广泛的节点，包括有电源节点、接地节点、清除节点与时脉接点。全域节点的产生方式是与全域符号相连。全域节点会自动将在同一个文件中的所用模块的相同全域节点处看成是相连接的。

§2.2 S-Edit设计简单逻辑电路

一、使用S－Edit编辑反向器

(1):打开S－Edit程序：执行…\Tanner\S-Edit目录下sedit.exe，打

开S－Edit程序。S－Edit会自动将文件名命名为“File0.sdb”，如图3.1所示。

图3 .1 S－Edit标题栏

(2):另存新文件：选择“Fil e→Save As”命令，打开“另存为”对话框，选择保存路径，输入新文件名称，如Ex2，如图3.2所示。

图3.2另存新文件

(3):设置环境：自定义颜色—选择Setup→Colors命令，打开Color 对话框，设置背景色（Background Color）、前景色（Foreground Color）、选取的颜色（Selection Color）、栅格颜色（Grid Color）与原点的颜色（Origin Color）。用鼠标来选择颜色的部分，即可更换颜色，将颜色设置为图3.3所示的状态，则画面背景变成白色。

图3.3 颜色设置

(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成或一种电路，故一个文件内可能包含多种组成或多个电路。每次打开新的文件时便自动打开一个模块并将之命名为“Module0”，如图3.4所示。

图3.4 编辑模块Module0

(5):浏览组件库：S-Edit本身附有4个组件库，它们分别是在..\Tanner\S-Edit\library目录下的scoms.sdb，spice.sdb，pages.sdb，element.sdb。若要引入这些组件库中的模块，选择Modul e→Symbol Brower命令，打开Symbol Brower对话框，单击Add Library按钮，可加入要使用的组件库，本范例中加入了spice，element组件库在Library列表中，如图3.5所示。

图3.5浏览组件库

(6):从组件库引用模块：编辑反相器会用到NMOS，PMOS，Vdd和Gnd这4个模块，从组件库中复制这4个模块到Ex2文件，并在Module0中编辑画面引用。其方法是：选择Modul e→Symbol Brower 命令，打开Symbol Brower对话框，在Library列表框中选取spice 组件库，其内含模块出现在Modules列表框中，选取MOSFET_N的符号。同样，选出MOSFET_P后单击Place按钮，先不要单击Close按钮，选择Vdd和Gnd符号，每次选择后分别单击Place按钮，最后单击Close，如图3.6所示。

图3.6 引用模块

(7):编辑反相器：按住Alt键拖动鼠标，可移动各对象。注意：MOSFET_N和MOSFET_P选项分别有4个节点，Vdd和Gnd只有一个节点。将对象摆成图3.7的位置。注意：在两对象相连接处，各节点上小圆圈消失则代表连接成功。（使用时，Zoom “+”放大，Zoom“-”缩小。）

(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，注意控制鼠标左键可将联机转向，按鼠标右键可以终止联机。当联机与组件节点正确相接时，节点上圆圈同样会消失，但若有3个以上的联机节点接在一起时，则会出现实心圆圈，如图3.8所示。

图3.7 编辑反相器

图3.8 加入联机

(9):加入输入端口与输出端口：利用S-Edit提供的输入端口

与输出端口，标明此反相器的输入输出信号的位置和名称，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Edit Selected Port对话框，如图3.9所示，在Name文本框输入“IN”,单击OK按钮。

再选择输出端口按钮，到工作区用鼠标左键选择要连接的端点，在打开的对话框的Name文本框中输入“OUT”，单击OK。若输入端口或输出端口未与所要连接的端点相接，则可使用移动功能将IN输入端口移至反相器输出端，或利用联机功能将节点连接在一起，如图3.10所示。

图3.10 编辑入端口与输出端口的结果

图3.10 编辑入端口与输出端口的结果

(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Vie w→Symbol Mode命令，如图3.11所示，即切换到符号模式。

图3.11 切换至符号模式