数字集成电路设计实验报告

合集下载

数字集成电路实验-反相器实验报告

数字集成电路实验-反相器实验报告

第三次实验课 反相器(下)实验日期:20142.3 分析如下电路,解答下列问题上面的电路用两种方式实现了反相器,左图只使用了NMOS ,右图则使用了CMOS(NMOS 和PMOS)。

试完成:V F 3.0-=φ1.仿真得到两个电路的VTC 图形答:红色的为仅用NMOS 实现的反相器的VTC 图形;蓝色的为使用CMOS 的反相器的VTC 图形,如图:2.计算两种电路的V OH ,V OL 及V M 。

可参考波形确定管子的工作状态。

答:①当Vin=2.5V 时,N 管导通有在体偏置条件下阀值电压公式:)22(0F SB F T T V V V φφγ-+-+=()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=22220'2011'222'OL OL T in n DS DS T GS M M n d DSAT DSAT T DD M M n DSAT V V V V L W k V V V V L W k I V V V V L W k I (M2速度饱和)将下列数据代人VV V A k V V V D SAT n F T 63.0,/10115,3.0,43.026'0=⨯=-==-φ25.075.0,25.0375.01122==M M M M L W L W解得: V V OL 2875.0=当Vin=0V 时,N 管截止,Vout=OH V =2.5V求解M V :当out in V V =时,由于GS DS V V =,M1工作在饱和区此时流过M1(速度饱和)的电流为:()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=22011'1DSAT DSAT T in M M n DSAT V V V V L W k I (1) 流过M2的电流为(速度饱和)()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---=2222'2DSAT DSAT T out DD M M n DSAT V V V V V L W k I (2) )22(0F SB F T T V V V φφγ-+-+=(3)M out in SB V V V V ===联立方程解得M V =1.017V②对于CMOS 器件当Vin=0时,V V V out O H 5.2==当Vin=2.5时,V V V out O L 0==求解M V :当out in V V =时,由于GS DS V V =,NMOS 与PMOS 工作在饱和区由于T M D SAT V V V -<,此时已经发生了速度饱和(参考波形)代入,联立解得:将下列数据V V V V V V V V V A k V A k L W k k L W k k V k V k r r V V V r V V V V V V V V k V V V V k DSATp DSATn Tp Tn p n pp p p nn n n DSATnn DSATpp DSAT TP DD DSAT Tn M DSATp Tp DD M DSATp p DSATn Tn M DSATn n 1,63.04.0,43.0,/1030,/101151)2/()2/(0)2/()2/(26'26'''-==-==⨯-=⨯====+++++==---+----M V =1.132315968V3.哪一种结构的反相器的功能性更好,为什么?(噪声容限,再生性,过渡区增益)答:CMOS 反相器更好。

集成电路实验报告

集成电路实验报告

集成电路分析与设计实验报告姓名:胡鑫旭班级:130242学号:13024229成绩:目录实验2 Linux 环境下基本操作 (3)1.实验目的 (3)2.实验设备与软件 (3)3.实验内容和步骤 (3)4.实验结果和分析 (3)5.心得体会 (5)实验3 RTL Compiler 对数字低通滤波器电路的综合 (6)1.实验目的 (6)2.实验设备与软件 (6)3.实验内容与步骤 (6)4.实验结果与分析 (6)5.心得体会 (12)实验4 NC 对数字低通滤波器电路的仿真 (12)1.实验目的 (12)2.实验设备与软件 (13)3.实验内容与步骤 (13)4.实验结果与分析 (13)5.心得体会 (15)实验5 反相器设计 (16)1.实验目的 (16)2.实验设备与软件 (16)3.实验内容与步骤 (16)4.实验结果与分析 (18)5.心得体会 (21)实验2 Linux 环境下基本操作1.实验目的1. 熟悉linux 文件、目录管理命令。

2. 熟悉linux 文件链接命令。

3. 熟悉linux 下文件编辑命令。

2.实验设备与软件集成电路设计终端Linux RedHat AS43.实验内容和步骤1.系统登陆启动计算机,选择启动linux输入用户名:cdsuser,输入密码:cdsuser至此,完成系统启动,并作为用户cdsuser 登录2. 创建终端和工作文件夹在桌面区域单击右键,选择New Terminal,至此进入命令行模式(可根据需要打开多个)。

键入察看当前目录命令:pwd ↙说明:此时出现的是当前用户的根文件夹路径。

路径指的是一个文件夹或文件在系统中的位置。

Linux 根路径为“/”;当前路径为“./”; 当前路径的上一级路径为“../ ”。

使用从根路径开始的路径名称成为绝对路径,如“/home/holygan/”。

利用“../”,“./”等方式定义的路径名称成为相对路径,如“../holygan/”。

数字电路实验报告

数字电路实验报告

数字电路实验报告姓名:张珂班级:10级8班学号:2010302540224实验一:组合逻辑电路分析一.实验用集成电路引脚图1.74LS00集成电路2.74LS20集成电路二、实验内容1、组合逻辑电路分析逻辑原理图如下:U1A 74LS00NU2B74LS00NU3C74LS00N X12.5 VJ1Key = Space J2Key = Space J3Key = Space J4Key = SpaceVCC5VGND图1.1组合逻辑电路分析电路图说明:ABCD 按逻辑开关“1”表示高电平,“0”表示低电平; 逻辑指示灯:灯亮表示“1”,灯不亮表示“0”。

真值表如下: A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1表1.1 组合逻辑电路分析真值表实验分析:由实验逻辑电路图可知:输出X1=AB CD =AB+CD ,同样,由真值表也能推出此方程,说明此逻辑电路具有与或功能。

2、密码锁问题:密码锁的开锁条件是:拨对密码,钥匙插入锁眼将电源接通,当两个条件同时满足时,开锁信号为“1”,将锁打开;否则,报警信号为“1”,则接通警铃。

试分析下图中密码锁的密码ABCD 是什么? 密码锁逻辑原理图如下:U1A74LS00NU2B74LS00NU3C 74LS00NU4D 74LS00NU5D 74LS00NU6A74LS00N U7A74LS00NU8A74LS20D GNDVCC5VJ1Key = SpaceJ2Key = SpaceJ3Key = SpaceJ4Key = SpaceVCC5VX12.5 VX22.5 V图 2 密码锁电路分析实验真值表记录如下:实验真值表 A B CD X1 X2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 11 10 1表1.2 密码锁电路分析真值表实验分析:由真值表(表1.2)可知:当ABCD 为1001时,灯X1亮,灯X2灭;其他情况下,灯X1灭,灯X2亮。

南邮集成电路与CAD实验报告4_张长春

南邮集成电路与CAD实验报告4_张长春

《集成电路与CAD》课程实验第 4 次实验报告实验名称:数字集成电路设计实验目的:1,掌握模拟集成电路的基本设计流程2,掌握CADEDNCE基本使用3,学习物理层版图的设计基础实验原理:1,布图规划:在物理实施过程中,从数据输入到时钟树综合之前,大体可以分为:布图规划、电源规划和布局。

布局又称为标准单元放置,包括对I/O单元的排序放置、模块(block)放置和标准单元的规划。

标准单元通常占50%以上芯片面积。

布图规划开始时,要准备好各种基本设计数据和相应的物理库、时序库文件,并输入到布图规划的工具环境中来,为其后的布局和布线做好准备。

2,电源规划电源规划是给整个芯片的供电设计出一个均匀的网络。

电源网络设置、数字与模拟混合供电、单电源与多电源供电电源网络设置。

其中电源环线(power ring)和电源条线(power stripe)的设置为主要工作。

3,布局I/O单元和模块的布放都属于布局的范畴,由于它们已经在布图规划时完成,因此布局的剩余任务主要是对标准单元的布局。

实验内容与结果分析:1,前端设计16位计数器module count(out,clk,rst); //源程序input clk,rst; //指定输入output[3:0] out; //指定输出reg[3:0] out; //out为4位reg型initial out=4'd0; //初始,输出为0always @(posedge clk or negedge rst) //always块beginif(!rst) out=4'd0; //如果rst信号为0输出为0 else //否则开始下面beginout=out+4'd1; //out=out+1if(out==4'd16) out=4'd0; 如果输出为16,归0endendendmodule2,后端设计(1)设计输入:导入前端设计文件(2)布线窗口设定:整体规划版图,如IO口位置,关键路径(3)电源环设定,如下图,设定电源环位置,宽度,长度(3)放置标准单元:将器件放置在版图上(4)多次布线优化(5)时钟树综合,上色最后结果如下:三,实验分析。

数字集成电路设计实验报告

数字集成电路设计实验报告

数字集成电路设计实验报告
摘要:
本实验旨在设计一个数字集成电路,实现特定功能。

本报告将介绍实验目的、背景和理论知识、设计方法、实验步骤、结果分析和讨论以及实验总结。

1.实验目的:
设计一个数字集成电路,实现特定功能,并通过实验验证设计的正确性和可行性。

2.背景和理论知识:
简要介绍数字集成电路的基本概念和原理,并介绍与本实验相关的理论知识,包括逻辑门、布尔代数、时序电路等。

3.设计方法:
本部分将详细介绍实验中采用的设计方法,包括采用的逻辑门类型、布尔代数的转换方法、时序电路的设计方法等。

4.实验步骤:
本部分将详细描述实验的具体步骤,包括电路图的绘制、器件的选择和布局、逻辑设计的步骤、时序电路的设计方法、电路的仿真等。

5.结果分析和讨论:
本部分将对实验结果进行分析和讨论,比较设计与实际结果的差异,分析可能的原因,并讨论实验的局限性和改进方向。

6.实验总结:
总结实验过程中的收获和经验,评估实验的结果和设计的可行性,并提出对未来工作的展望和建议。

通过对数字集成电路设计实验的详细介绍和分析,本报告旨在提供一份完整的实验报告,帮助读者理解实验过程和结果,并为今后的设计工作提供参考。

基于cpld实验报告

基于cpld实验报告

基于cpld实验报告基于CPLD的实验报告引言:CPLD(Complex Programmable Logic Device)是一种集成电路器件,具有可编程的逻辑功能。

它在数字电路设计和开发中扮演着重要的角色。

本实验报告将介绍基于CPLD的实验设计和实施过程,以及实验结果和分析。

一、实验目的本次实验的目的是通过使用CPLD器件,设计一个基本的数字电路,并验证其功能和性能。

通过这个实验,我们可以深入了解CPLD的工作原理和应用,提高我们的电路设计和实施能力。

二、实验设计和实施1. 实验所需材料和设备本次实验所需的材料和设备包括CPLD开发板、电源适配器、电路元件(如电阻、电容等)和连接线。

2. 实验步骤(1)准备工作:将CPLD开发板连接到电源适配器,并确保电源正常工作。

同时,准备好所需的电路元件和连接线。

(2)电路设计:根据实验要求和设计要求,设计一个适当的数字电路。

可以选择逻辑门电路、计数器电路或其他常见的数字电路。

(3)电路实施:根据电路设计,将电路元件连接到CPLD开发板上。

确保连接正确,并遵循电路设计的布局。

(4)编程CPLD:使用相应的软件工具,将设计好的电路逻辑编程到CPLD器件中。

确保编程过程正确,并检查编程结果。

(5)测试和验证:将电源适配器连接到CPLD开发板上,开启电源。

通过输入相应的信号,观察和验证电路的功能和性能。

可以使用示波器等测试设备进行测量和分析。

三、实验结果和分析经过实验,我们成功设计并实施了一个基本的数字电路。

通过测试和验证,我们发现电路能够按照设计要求正常工作,并且具有良好的性能。

在实验过程中,我们注意到CPLD器件具有以下优点:1. 可编程性:CPLD器件可以根据需要进行编程,实现不同的逻辑功能和电路设计。

2. 灵活性:CPLD器件可以根据实际需求进行配置和布局,适应不同的应用场景。

3. 高集成度:CPLD器件集成了大量的逻辑门和触发器,可以实现复杂的数字电路设计。

数字电路实验报告 实验2

实验二 译码器及其应用一、 实验目的1、掌握译码器的测试方法。

2、了解中规模集成译码器的管脚分布,掌握其逻辑功能。

3、掌握用译码器构成组合电路的方法。

4、学习译码器的扩展。

二、 实验设备及器件1、数字逻辑电路实验板1块 2、74HC(LS)20(二四输入与非门) 1片 3、74HC(LS)138(3-8译码器)2片三、 实验原理74HC(LS)138是集成3线-8线译码器,在数字系统中应用比较广泛。

下图是其引脚排列,其中A 2、A 1、A 0为地址输入端,Y ̅0~Y ̅7为译码输出端,S 1、S ̅2、S ̅3为使能端。

下表为74HC(LS)138功能表。

74HC(LS)138工作原理为:当S 1=1,S ̅2+S ̅3=0时,电路完成译码功能,输出低电平有效。

其中:Y ̅0=A ̅2A ̅1A ̅0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Y ̅4=A 2A ̅1A ̅0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Y ̅1=A ̅2A ̅1A 0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Y ̅5=A 2A ̅1A 0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Y ̅2=A ̅2A 1A ̅0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Y ̅6=A 2A 1A ̅0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Y ̅3=A ̅2A 1A 0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅Y ̅7=A 2A 1A 0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅因为74HC(LS)138的输出包括了三变量数字信号的全部八种组合,每一个输出端表示一个最小项(的非),因此可以利用八条输出线组合构成三变量的任意组合电路。

实验用器件管脚介绍:1、74HC(LS)20(二四输入与非门)管脚如下图所示。

2、74HC(LS)138(3-8译码器)管脚如下图所示。

四、实验内容与步骤(四学时)1、逻辑功能测试(基本命题)m。

验证74HC(LS)138的逻辑功能,说明其输出确为最小项i注:将Y̅0~Y̅7输出端接到LED指示灯上,因低电平有效,所以当输入为000时,Y̅0所接的LED指示灯亮,其他同理。

数字电路实训报告

一、设计目的及要求:(一)实验目的:1. 通过实验培养学生的市场素质,工艺素质,自主学习的能力,分析问题解决问题的能力以及团队精神。

2. 通过本实验要求学生熟悉各种常用中规模集成电路组合逻辑电路的功能与使用方法,学会组装和调试各种中规模集成电路组合逻辑电路,掌握多片中小规模集成电路组合逻辑电路的级联、功能扩展及综合设计技术,使学生具有数字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。

(二)实验要求1. 数字显示电路操作面板:左侧有16个按键,编号为0到15数字,面板右侧有2个共阳7段显示器。

2. 设计要求:当按下小于10的按键后,右侧低位7段显示器显示数字,左侧7段显示器显示0;当按下大于9的按键后,右侧低位7段显示器显示个位数字,左侧7段显示器显示1。

若同时按下几个按键,优先级别的顺序是15到0。

二、电路框图及原理图原理图概要:数字显示电路由键盘、编码、码制转换、译码显示组成。

各部分作用:1. 键盘:用于0~15数字的输入。

可以由16个自锁定式的按键来排列成4×4键盘。

2.编码:采用两片74ls148级联来完成对0~15的编码,并且是具有优先级的编码。

3.码制转换:本电路采用了2个74ls00、1个74ls04、1个74ls283来完成对0~15出事编码的码制转换,转换成个位与十位的8421bcd码,为下一步的解码做准备。

4.译码显示:本电路采用了两个74ls47分别对码制转换后的bcd码进行译码,并且由这两个芯片分别驱动两片七段共阳极数码管。

原理图:三、设计思想及基本原理分析:篇二:数电实验实验报告数字电路实验报告院系:电气工程学院专业:电气工程极其自动化班级:09级7班姓名:王哲伟学号:2009302540221 实验一组合逻辑电路分析一.试验用集成电路引脚图74ls00集成电路 74ls20集成电路四2输入与非门双4输入与非门二.实验内容 1.实验一x1abdabcd按逻辑开关,“1”表示高电平,“0”表示低电平2.5 vc示灯:灯亮表示“1”,灯灭表示“0”自拟表格并记录: 2.实验二密码锁的开锁条件是:拨对密码,钥匙插入锁眼将电源接通,当两个条件同时满足时,开锁信号为“1”,将锁打开。

集成电路实验报告(信号的放大-滤波-AD采样电路)

Multisim实验报告内容姓名:胡俊超学号:200805010615一、题目:基于Multisim信号采集处理系统在multisim软件基础上,主要是实现信号的放大,滤波,AD采样电路。

二、设计要求:1.系统的电源输入为正负15V,系统各个电源都由集成电路产生的稳压电压供给。

2. 输入信号的为100Hz或者500Hz或者1kHz,幅度为10mv。

3. 放大电路要求:考虑提高输入阻抗;考虑放大后的信号是否超过的AD的输入范围;放大倍数由信号与AD的输入决定。

可以考虑集成仪表运放。

4. 滤波电路:四阶巴特沃思低通滤波器,截止频率为500Hz。

计算各个电阻和电容的取值。

5.AD采样;可以使用8位和16位AD,并设定AD的电压范围为0-5v。

考虑采样定理的约束。

6.DA输出;AD的数字信号直接输出给DA模块7.对比原始信号和DA输出信号。

三,各个部分详细的设计方法和思路。

电源部分:原理分析:由于题目给出了直流15V的条件,考虑到整个系统中所采用的741运放以及AD,DA的采样参考电压,所以选取5V和-5V供电电压。

集成电路中78系列的线性稳压器件7812以及7805可以构成两级稳压达到要求的5V电源,78系列压差在3V以上的范围,也满足我们的设计要求,同理,采用7912和7905即可以得到-5的电压。

电路原理图:构成5V电源电压电路图构成-5V电源电压原理图信号输入和放大部分原理分析:信号的幅度为10mV,频率可以选择,此时选择500Hz,放大倍数放大30倍。

为了提高输入阻抗,考虑采用集成运放741作为输入,用反向放大,便于计算放大倍数,再用741做一次同比列的方向放大,这样信号的相位和输入信号无相移,构成了线性无相移的放大环节。

原理电路图(放大部分)放大部分仿真结果图中可以看到输入信号为红色10mV的VPP幅值,输出为蓝色300mV的VPP,所以放大了30倍,输入输出周期相同,相位一致。

放大信号的滤波部分原理分析;四阶巴特沃斯低通滤波器,技术指标要求Wn=500Hz ,由于考虑到输入信号角频率是500Hz,所以将Wn提高到550Hz,在设计滤波器是取滤波电容C3和C4的值相等,R6和R7相等,R12和R10相等,C8和C7的值相等。

数字逻辑电路实验报告

数字逻辑电路实验报告指导老师:班级:学号:姓名:时间:第一次试验一、实验名称:组合逻辑电路设计1二、试验目的:掌握组合逻辑电路的功能测试。

1、验证半加器和全加器的逻辑功能。

2、、学会二进制数的运算规律。

3、试验所用的器件和组件:三、74LS00 3片,型号二输入四“与非”门组件74LS20 1片,型号四输入二“与非”门组件74LS86 1片,型号二输入四“异或”门组件实验设计方案及逻辑图:四、/全减法器,如图所示:1、设计一位全加时做减法运时做加法运算,当M=1M决定的,当M=0 电路做加法还是做减法是由SCin分别为加数、被加数和低位来的进位,、B和算。

当作为全加法器时输入信号A分别为被减数,减数Cin、B和为和数,Co为向上的进位;当作为全减法时输入信号A 为向上位的借位。

S为差,Co和低位来的借位,1)输入/(输出观察表如下:(2)求逻辑函数的最简表达式函数S的卡诺图如下:函数Co的卡诺如下:化简后函数S的最简表达式为:Co的最简表达式为:2(3)逻辑电路图如下所示:、舍入与检测电路的设计:2F1码,用所给定的集成电路组件设计一个多输出逻辑电路,该电路的输入为8421为奇偶检测输出信号。

当电路检测到输入的代码大于或F2为“四舍五入”输出信号,的个数为奇数时,电路。

当输入代码中含1F1=1;等于5是,电路的输出其他情况F1=0 F2=0。

该电路的框图如图所示:的输出F2=1,其他情况输出观察表如下:(输入/0 1 0 0 1 01 0 1 0 0 11 1 1 0 0 01 0 1 1 1 11 0 0 1 0 11 0 1 0 0 11 0 0 1 1 01 1 1 0 1 11 0 1 1 0 011111求逻辑函数的最简表达式(2)的卡诺如下:函数F1 F2函数的卡诺图如下:的最简表达式为:化简后函数F2 的最简表达式为:F1)逻辑电路图如下所示;(3课后思考题五、化简包含无关条件的逻辑函数时应注意什么?1、答:当采用最小项之和表达式描述一个包含无关条件的逻辑问题时,函数表达式中,并不影响函数的实际逻辑功能。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

哈尔滨理工大学数字集成电路设计实验报告学院:应用科学学院专业班级:电科12 - 1班学号:32**:******:**2015年5月20日实验一、反相器版图设计1.实验目的1)、熟悉mos晶体管版图结构及绘制步骤;2)、熟悉反相器版图结构及版图仿真;2. 实验内容1)绘制PMOS布局图;2)绘制NMOS布局图;3)绘制反相器布局图并仿真;3. 实验步骤1、绘制PMOS布局图:(1) 绘制N Well图层;(2) 绘制Active图层; (3) 绘制P Select图层;(4) 绘制Poly图层; (5) 绘制Active Contact图层;(6) 绘制Metal1图层;(7) 设计规则检查;(8) 检查错误; (9) 修改错误; (10)截面观察;2、绘制NMOS布局图:(1) 新增NMOS组件;(2) 编辑NMOS组件;(3) 设计导览;3、绘制反相器布局图:(1) 取代设定;(2) 编辑组件;(3) 坐标设定;(4) 复制组件;(5) 引用nmos组件;(6) 引用pmos组件;(7) 设计规则检查;(8) 新增PMOS基板节点组件;(9) 编辑PMOS基板节点组件;(10) 新增NMOS基板接触点; (11) 编辑NMOS基板节点组件;(12) 引用Basecontactp组件;(13) 引用Basecontactn 组件;(14) 连接闸极Poly;(15) 连接汲极;(16) 绘制电源线;(17) 标出Vdd 与GND节点;(18) 连接电源与接触点;(19) 加入输入端口;(20) 加入输出端口;(21) 更改组件名称;(22) 将布局图转化成T-Spice文件;(23) T-Spice 模拟;4. 实验结果nmos版图pmos版图反相器的版图反相器的spice文件反相器的仿真曲线5.实验结论通过对仿真曲线的分析,当输入为高电平时,输出为低电平;当输入为低电平时,输出为高电平。

所以通过版图仿真曲线的分析,我们所绘制的版图具有反相器的功能。

实验二、反相器的电路设计1. 实验目的:1、熟悉静态互补反相器电路;2、掌握反相器静态及瞬态测试方法;3、了解晶体管尺寸大小对反相器性能的影响。

2. 实验内容:1、绘制反相器电路图;2、反相器瞬时分析;3、反相器直流分析;4、观察晶体管宽长比对VTC曲线的影响;5、观察电源电压比对VTC曲线的影响。

3. 实验步骤:1、绘制反相器电路图:(1) 编辑模块;(2) 从组件库引用模块;(3) 编辑反相器;(4) 加入联机;(5) 加入输入端口与输出端口;(6) 建立反相器符号;(7)加入输入端口与输出端口;(8) 更改模块名称;(9) 输出成SPICE文件;2、反相器瞬时分析:(l) 复制inv模块;(2)打开inv模块;(3) 加入工作电源; (4) 加入输入信号;(5) 更改模块名称;(6)输出成SPICE文件(7)加载包含文件;(8)分析设定(9)输出设定;(10)进行模拟;(11)观看结果;(12)分析结果;(13)时间分析;(14) 进行模拟;(15) 观看时间分析结果;(16)测试上升时间(tr)、从输入到输出的延迟(tpHL,tpLH),并手工计算反相器的门延迟tp。

(17)选中反相器当中的nmos或者pmos晶体管,选择Edit---Edit Object 命令,按(18)中的要求修改Properties中晶体管的宽度W,保存后重新进行反相器的瞬态分析,并测量输出的下降延迟(tf)、上升时间(tr)、从输入到输出的延迟(tpHL,tpLH),并计算反相器的门延迟tp。

观察晶体管大小改变后对延迟的影响。

另:晶体管的宽度W也可以在文件中直接改变M1或者M2描述语句中W后的数值。

(18)晶体管宽度W修改要求:示例中nmos晶体管M1和pmos晶体管M2大小相同,长L=2,宽W=22。

修改时要求(I)修改pmos晶体管M2的宽度,nmos晶体管M1大小保持不变,使得M1<M2;(II)修改nmos晶体管M1的宽度,pmos晶体管M2大小保持不变,使得M1> M2。

3、反相器直流分析:(1) 复制inv模块;(2) 打开inv模块;(3)加入工作电源; (4)加入输入信号(5)更改模块名称;(6)编辑Source v dc对象;(7) 输出成SPICE 文件;(8) 加载包含文件;(9)分析设定;(10)输出设定;(11)进行模拟;(12)观看结果;4、观察晶体管宽长比对VTC曲线的影响:选中反相器当中的nmos或者pmos晶体管,选择Edit---Edit Object命令,按要求修改Properties中晶体管的宽度W,保存后重新进行反相器的扫描分析,观察晶体管大小改变后对VTC曲线的影响。

另:晶体管的宽度W也可以在文件中直接改变M1或者M2描述语句中W后的数值。

晶体管宽度W修改要求:示例中nmos晶体管M1和pmos晶体管M2大小相同,长L=2,宽W=22。

修改时要求(I)修改pmos晶体管M2的宽度,nmos晶体管M1大小保持不变,使得M1<M2;(II)修改nmos晶体管M1的宽度,pmos 晶体管M2大小保持不变,使得M1> M2。

5、观察电源电压比对VTC曲线的影响:修改电源电压vvdd的电压值,查看电源电压改变对VTC曲线的影响。

4. 实验结果反相器的电路图加入输入电压信号及反相器的spicce文件反相器的仿真曲线分析:通过上图的仿真曲线,我们可以看到,当输入为高电平时,其输出为低电平,当输入为低电平的时候,其输出为高电平,显然满足我们所要求的反相器功能。

反相器的瞬时分析spice文件中加入时间分析语句以及其仿真曲线out文件分析分析:下降时间fall time为; 上升时间rise time 为;TPHL= ; TPLH=;TP =(TPHL+TPLH)=修改pmos晶体管M2(w=45u),nmos晶体管M1大小保持不变,使得M1<M2;1)spice文件和out文件分析分析:下降时间fall time为; 上升时间rise time 为;TPHL=; TPLH=;TP =(TPHL+TPLH)=修改nmos晶体管M1(W=45u),pmos晶体管M2大小保持不变,使得M1> M2。

1)pice文件和out 文件分析分析:下降时间fall time为; 上升时间rise time 为;TPHL=; TPLH=;TP =(TPHL+TPLH)=总结:通过对比上面对nmos和pmos的宽度修改的对比,我们显然发现其门延迟TP明显的减小,即增大其某一晶体的宽度,能够减小电路的门延迟。

反相器的直流分析反相器的电路图和spice文件仿真曲线:修改nmos晶体管M1(W=100u),pmos晶体管M2大小保持不变,使得M1> M2修改pmos晶体管M2(w=100u),nmos晶体管M1大小保持不变,使得M1<M2;分析:通过对比上面三个VTC曲线,我们发现通过改变mos晶体管的宽度,可以改变VTC曲线的形状,我们发现增大Nmos的宽度,VTC曲线的线性区域左移,增大pmos的宽度,VTC曲线的线性区域右移。

所以可以通过设计mos晶体管的尺寸可以得到我们所要的VTC曲线,进而设计我们的电路。

观察电源电压比对VTC曲线的影响:1)修改电源电压vvdd=1v时:2)修改电源电压vvdd=10v分析:通过对比电源电压的改变对VTC曲线的影响,我们发现,当电源电压vvdd 较小时,其线性区域左移,相反,当电源电压vvdd较大时,其线性区域右移。

所以,我们可以通过改变和设计电源电压同样可以得到我们所需要的VTC曲线,进而设计我们所需要的电路。

5. 实验结论通过本次实验,我们可以分别对反相器做瞬时分析和直流分析,并绘制电路的VTC曲线,通过改变某一mos 晶体管的宽度,我们发现其线性区域会发生变化,而且改变电源电压的大小,同样可以影响VTC曲线的形状。

实验三、静态组合电路设计1. 实验目的:1、熟悉静态互补组合电路设计方法;2、掌握静态组合电路测试方法;3、了解不同实现方式对静态组合电路性能的影响。

2. 实验内容:F ;1、自行选择一个静态逻辑表达式,例如AB2、绘制静态互补方式逻辑电路图;3、采用有比逻辑实现逻辑电路;4、对静态逻辑电路分别进行瞬时分析;5、观察不同实现方式对电路性能的影响;6、观察电源电压对电路性能的影响。

3. 实验步骤1、绘制与非门电路图2、与非门瞬时分析(1)加入测试上升时间(tr)、从输入到输出的延迟(tpHL,tpLH),并手工计算与非门的门延迟tp。

(2)在文件中直接改变晶体管描述语句中W后的数值,修改晶体管的宽度W,保存后重新进行与非门的瞬态分析,并测量输出的下降延迟(tf)、上升时间(tr)、从输入到输出的延迟(tpHL,tpLH),并计算与非门的门延迟tp。

观察晶体管大小改变后对延迟的影响。

3、采用有比逻辑实现相同功能电路,并对其进行瞬态分析。

4、分析不同实现方式对电路性能的影响。

5、修改电源电压vvdd的电压值,查看电源电压改变对VTC曲线的影响。

4.实验结果与非门电路图Spice文件:与非门的仿真曲线:功能分析:通过仿真曲线的分析,当输入A、B同时为高电平时,输出F为低电平;当输入A为低电平时,B为高电平时,输出F为高电平;当输入A为高电平时,输入B为低电平时,其输出F为高电平。

所以通过上面的功能分析,我们可以发现我们所设计的电路实现了与非门的功能。

与非门的瞬时分析1)在spice 文件中加入时间分析语句及out文件的分析分析:下降时间fall time为; 上升时间rise time 为;TPHL=; TPLH=;TP =(TPHL+TPLH)=修改nmos的宽度W=45u的out结果文件分析分析:下降时间fall time为; 上升时间rise time 为;TPHL=; TPLH=;TP =(TPHL+TPLH)=修改pmos的宽度W=45u的结果文件分析分析:下降时间fall time为; 上升时间rise time 为;TPHL=; TPLH=;TP =(TPHL+TPLH)=总结:通过对比上面对nmos和pmos的宽度修改的对比,我们显然发现其门延迟TP明显的减小,即增大其某一晶体的宽度,能够减小电路的门延迟。

有比逻辑功能电路的实现及瞬时分析有比逻辑电路图有比逻辑的仿真曲线Out结果文件分析:下降时间fall time为; 上升时间rise time 为;TPHL=; TPLH=;TP =(TPHL+TPLH)=采用不同实现方式对电路性能的影响:采用静态互补电路的实现方式,其对电路的性能具有以下特性: 1)电压摆幅等于电源电压;2)逻辑电平与器件的相对尺寸无关;3)输入阻抗高,输出阻抗低,且没有静态功耗;4)传输延迟是负载电容和晶体管寄生电阻的函数。

相关文档
最新文档