加法器电路设计全加器
全加器与半加器原理及电路设计
全加器与半加器原理及电路设计全加器是一种电子逻辑电路，用于执行二进制加法。
它由三个输入端(A, B, Cin)和两个输出端(S, Cout)组成。
其中，输入端A和B是要相加的二进制位，Cin是前一位的进位，输出端S是和的结果，Cout是是否有进位。
全加器可以通过组合多个半加器来构建。
半加器是全加器的组成部分，它只有两个输入端(A, B)和两个输出端(S, Cout)。
半加器只能够完成一位二进制加法，不考虑进位情况。
其中，输入端A和B是要相加的二进制位，输出端S是和的结果，Cout是是否有进位。
半加器的电路设计相对简单，可以通过逻辑门实现。
接下来，我将详细介绍全加器和半加器的原理和电路设计。
1.半加器原理及电路设计：半加器的真值表如下：A ，B ， S ， Cout0，0，0，00，1，1，01，0，1，01，1，0，1可以看出，输出端S等于两个输入端A和B的异或结果，输出端Cout等于两个输入端A和B的与运算结果。
半加器的电路设计可以使用两个逻辑门实现。
一个逻辑门用于计算和的结果S，另一个逻辑门用于计算进位Cout。
S = A xor BCout = A and B逻辑门可以采用与门、或门和异或门实现。
常用的逻辑门包括与非门(NAND)和异或门(XOR)。
所以，半加器的电路设计可以使用两个与非门和一个异或门实现。
2.全加器原理及电路设计：全加器的真值表如下：A ，B ， Cin ， S ， Cout0，0，0，0，00，0，1，1，00，1，0，1，00，1，1，0，11，0，0，1，01，0，1，0，11，1，0，0，11，1，1，1，1可以看出，输出端S等于三个输入端A、B和Cin的异或结果，输出端Cout等于输入端A、B和Cin的与运算结果和A和B的或运算结果的与运算结果。
全加器可以由两个半加器和一个或门组成。
其中，两个半加器用于计算S的低位和Cout的低位，而或门用于计算Cout的高位。
实验二 全加器的设计
实验二全加器的设计一、实验目的1、掌握MAX+plus 软件的使用方法。
2、掌握层次化设计方法：底层为文本文件，顶层为图形文件。
3、通过全加器的设计掌握利用EDA软件进行电子线路设计的过程。
二、实验设备1、计算机2、MAX+plus II软件及实验箱三、实验原理加法器是数字系统中的基本逻辑器件，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。
全加器，全加器是实现两个一位二进制数及低位来的进位数相加（即将三个二进制数相加），求得和数及向高位进位的逻辑电路。
所以全加器有三个输入端（A，B，C）和两个输出端SO，CO）。
1、逻辑关系：CO=AB SO=AB+BA=A⊕B语句：SO<=NOT(A XOR (NOT B))CO<=A AND B2、逻辑关系：语句：SO<=NOT(A XOR (NOT B)); CO<=A AND B;SO=A⊕B⊕C CO=AB+CA+CB四、实验内容1、半加器的设计：完成源程序的编辑、编译、仿真。
2、两输入或门的设计：完成源程序的编辑、编译、仿真。
3、全加器的设计：完成源程序的编辑、编译、仿真。
五、实验步骤1、启动MAX+plus II 10.0 软件2、底层文件：新建文件文本文件：（1）File \ New \Text Editor File（2）在文本文件上输入代码（3）保存文本文件：File\Save\H-adder.vhd 扩展名为*.vhd（4）设置为当前文件：点击File\Project\set project to current file 设置项目为当前文件（5）编译1）选择芯片型号：点击Assign\Device：Ep1k30QC208-32）编译:点击MAX+plus II \ Compiler \ Start 开始编译,生成.pof 文件(CPLD) （6）仿真1）启动ＭaxplusII\Ｗavefrom editor 菜单，进入波形编辑窗口；2）导入输入输出节点：将鼠标移至空白处并单击鼠标右键，Enter Nodes from SNF 将欲仿真的所有Ｉ／Ｏ管脚加入。
一位全加器的设计
一位全加器的设计全加器的主要作用是将两个二进制数相加，并产生一个结果和一个进位。
在设计全加器时，我们需要考虑以下几个方面：输入信号的处理、逻辑门的选择、进位的传递、和输出结果的计算。
首先，我们需要考虑输入信号的处理。
一个全加器需要接收两个二进制数和一个进位作为输入信号。
每个输入信号都可以用一个二进制位表示，这些位可以通过电路的输入端口进入电路。
在设计全加器时，我们需要确定如何使用这些输入信号。
其次，我们需要选择逻辑门来实现全加器。
逻辑门是数字电路的基本组件，通常用于实现计算和逻辑运算。
在设计全加器时，我们可以使用与门、或门和异或门来完成计算。
接下来，我们需要实现进位的传递。
当两个二进制数相加时，如果它们的和超过了二进制数能够表示的范围，就会产生一个进位。
为了实现进位的传递，我们可以使用逻辑门来判断是否产生了进位，并将进位传递到高位。
最后，我们需要计算输出结果。
一个全加器的输出结果是一个和位和一个进位位。
和位表示两个输入位的和，进位位表示是否产生了进位。
我们可以通过使用逻辑门和输入信号来计算输出结果。
下面是一个典型的全加器电路的设计：首先，我们将输入信号连接到三个输入端口。
一个输入端口用于接收两个输入二进制数，另一个输入端口用于接收进位。
接下来，我们将输入信号与逻辑门连接起来。
我们可以使用两个异或门来实现和位的计算，然后使用一个与门计算进位。
最后，我们将输出信号连接到两个输出端口。
一个输出端口用于输出和位，另一个用于输出进位位。
在实际设计中，我们需要综合考虑多个全加器的连接，以实现更复杂的计算。
这可以通过将多个全加器链接成一个加法器来实现。
加法器是一个包含多个全加器的数字电路，可以将更长的二进制数相加。
总结起来，全加器是一个重要的数字电路组件，用于将两个二进制数相加。
在全加器的设计过程中，我们需要考虑输入信号的处理、逻辑门的选择、进位的传递、和输出结果的计算。
通过合理选择逻辑门和连接输入输出信号，我们可以实现一个高效的全加器。
加法运算电路
加法运算电路是一种关键的数字电路，它被广泛应用于各种计算机和电子设备中，它可以对两个二进制数进行加法运算，并输出结果。
本文将详细介绍加法运算电路的工作原理以及它的基本设计和应用。
一、加法运算电路的工作原理加法运算电路是基于全加器的原理设计的，全加器是一种可以实现三个二进制数相加的电路，它包括两个输入和三个输出，分别是和值、进位以及输出值。
当两个二进制数相加时，进位信号是从高位到低位传递的，因此需要多个全加器级联使用，这样才能对两个多位二进制数进行加法运算。
二、加法运算电路的基本设计加法运算电路的基本设计需要满足以下要求：1、能够对两个二进制数进行加法运算；2、能够处理进位信号和溢出；3、具有高速和可靠的性能。
基于这些要求，加法运算电路可以采用不同的设计方法，其中最常见的是串行加法器和并行加法器。
串行加法器逐位相加，计算速度慢但结构简单，而并行加法器可以同时处理多位二进制数，因此计算速度快，但结构复杂。
三、加法运算电路的应用加法运算电路广泛应用于各种数字电路和计算机系统中，其中最常见的应用包括：1、算术逻辑单元：在计算机系统中，加法运算电路被设计为算术逻辑单元的一部分，负责处理整数和浮点数的加减法运算；2、信号处理：在音频和视频信号处理中，加法运算电路可用于对信号进行混合和平均；3、加密和解密：在信息安全和保密通信中，加法运算电路被广泛使用于各种加密和解密算法中。
四、总结加法运算电路是一种重要的数字电路，它可以对两个多位二进制数进行加法运算，并输出结果。
加法运算电路的设计需要考虑诸多因素，如计算速度、结构复杂度以及性能可靠性等。
在各种数字电路和计算机系统中，加法运算电路都有着广泛的应用。
一位二进制全加器电路设计
一位二进制全加器电路设计设计一个二进制全加器电路，听上去是不是有点高深？别担心，让我们轻松聊聊这个话题！全加器，顾名思义，就是用来加数字的。
我们知道，二进制就是零和一，简单又直接。
想象一下，如果你有两个数字，比如说 0 和 1，想把它们加在一起，全加器就像是你身边的小助手，轻松搞定。
你可能会问，全加器到底怎么工作的呢？其实很简单，它有三个输入，两个是要加的数字，另一个是进位。
然后，它会输出一个和以及可能的进位。
就像你在朋友家聚会，大家一起分享食物，有时候多出来的盘子得另找地方放。
怎么设计一个全加器电路呢？首先得搞清楚真值表，这是一个神奇的表格，它把所有可能的输入和对应的输出都列出来。
就像是你的购物清单，列出你要买的每一样东西。
比如说，如果两个输入都是 0，进位也是 0，输出当然是 0。
再比如，输入是 1 和 0，进位为 0，那输出就会是 1。
再往下看，如果两个输入都是 1，那就得看看进位了。
这就像是在厨房忙碌，偶尔得看看烤箱里的蛋糕，确保它不会烤焦。
设计电路的时候，你得选用逻辑门。
常见的有与门、或门和非门。
想象一下，逻辑门就像是开关，你可以通过这些开关来控制电流的流动。
与门就像是要求所有的朋友都到齐才能开始聚会，而或门则是只要一个人到就行，非门就是调皮的那位朋友，总是反着来。
通过组合这些逻辑门，就能实现我们的全加器。
接下来是连接这些门，得小心翼翼，不然就像你在拼积木，拼错了就没法再玩了。
我们把两个输入连接到与门和或门，进位也得适当地连接上。
这样一来，所有的开关就齐齐整整，准备好接受输入，输出你期待的结果。
别忘了，布局得整齐，这样电路才能正常工作。
就像你的书桌，整洁才能专注。
还有一个小秘诀，利用Karnaugh图简化逻辑表达式。
这个图就像是拼图游戏，把复杂的逻辑关系变得简单明了，帮助我们找到最优的电路设计。
你看，设计电路并不复杂，只要一步一步来，就像学骑自行车，摔几次之后就能掌握平衡。
测试电路是非常重要的。
组合逻辑电路全加器
全加器可以用于控制执行机构，例如通过比较设 定值与实际值的差异，控制执行机构的输出。
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Part
05
全加器的性能优化
运算速度的提升
01
02
03
减少信号传输延迟
通过优化电路布局和布线， 减小信号在电路中的传输 延迟，从而提高全加器的 运算速度。
采用高速逻辑门
使用高速逻辑门，如 CMOS门，可以减少门电 路的传输延迟，从而提高 全加器的运算速度。
并行处理
采用并行处理技术，将多 个全加器并行连接，可以 同时处理多个输入信号， 从而提高运算速度。
功耗的降低
降低门电路功耗
选择低功耗的逻辑门，如CMOS门，可以降低 全加器的功耗。
减少信号翻转次数
优化电路设计，减少信号翻转次数，从而降低 功耗。
动态功耗管理
采用动态功耗管理技术，根据实际需求动态调整全加器的功耗，从而达到节能 的目的。
面积的优化
STEP 02
STEP 01
优化电路结构
采用标准单元
结果分析对测试结果进行Fra bibliotek析，判断全加器 是否符合设计要求，并针对问题进 行调试和优化。
Part
04
全加器的实现方式
硬件实现方式
集成电路实现
使用集成电路（IC）实现全加器是一种常见的方法。集成电路是将多个电子元件集成在一块 芯片上，从而实现特定的功能。通过将多个门电路集成在一起，可以构建全加器。
晶体管实现
通过优化全加器的电路结 构，减小其面积，从而减 小芯片的制造成本。
STEP 03
减少元件数量
优化电路设计，减少元件 数量，从而减小全加器的 面积。
1位全加器电路设计
1位全加器电路设计全加器是一种组合逻辑电路，用于将两个二进制数相加，并输出和及进位。
一个1位全加器包含两个输入（被加数和加数）和两个输出（和和进位）。
全加器具有一个额外的输入（进位输入）来接收来自上一位的进位。
一个1位全加器可以使用与门（AND）、异或门（XOR）和或门（OR）来实现。
设计思路如下：1.将两个输入（被加数和加数）分别与一个异或门（XOR）连接，得到一个输出（和）。
2.将两个输入（被加数和加数）分别与一个与门（AND）连接，得到一个输出（进位）。
3.将两个输入的与门（AND）的输出（进位）与进位输入进行异或运算，得到最终的进位输出。
4.将输出（和）和最终进位输出作为全加器的输出。
下面是我对1位全加器的详细设计：首先，我们需要定义输入和输出信号：输入信号：A, B, Cin（被加数，加数，进位输入）输出信号：S, Cout（和，进位输出）接下来，我们可以按照设计思路，逐步实现1位全加器：Step 1: 设计异或门（XOR）的电路将输入A和B连接到一个异或门，得到一个信号X（X=AXORB）Step 2: 设计与门（AND）的电路将输入A和B连接到一个与门，得到一个信号Y（Y=AANDB）Step 3: 设计第一个异或门（XOR）的电路将信号X和进位输入Cin连接到一个异或门，得到一个信号Z（Z = X XOR Cin）Step 4: 设计与门（AND）的电路将信号X和进位输入Cin连接到一个与门，得到一个信号CarryOut （CarryOut = X AND Cin）Step 5: 设计或门（OR）的电路将信号Y和信号CarryOut连接到一个或门，得到输出信号Cout （Cout = Y OR CarryOut）Step 6: 设计或门（OR）的电路将信号X和信号Z连接到一个或门，得到输出信号S（S=XORZ）最后，我们将输入A、B和Cin以及输出S、Cout连接到1位全加器的电路中，即可实现1位全加器。
加法器电路设计 全加器
课设陈述之五兆芳芳创作课程名称集成电路设计标的目的综合课程设计实验项目加法器实验仪器PC机、candence软件系别______理学院 _姓名______ 杨凯 __ __实验日期____ __________成绩_______________________目录一、概述3错误!未定义书签。
错误!未定义书签。
二、设计流程6三、课设内容7四、实验原理74.1加法器基来源根底理错误!未定义书签。
4.1.1 半加器基来源根底理74.1.2 全加器基来源根底理84.2.镜像加法器10五、上机步调：105.1.画电路图步调105.2画版图步调11六、加法器电路图：116.1原理图：116.2全加器电路图结构116.3自己画的电路图116.4波形验证：116.5 TRAN（瞬态）阐发126.6波形输出参数126.728管全加器网表126.8仿真波形错误!未定义书签。
6.9编译仿真波形结果阐发12七、版图设计13错误!未定义书签。
版图（L AYOUT）是集成电路设计者将设计并模拟优化后的电路转化成的一系列几何图形，包含了集成电路尺寸大小、各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息.版图的设计有特定的法则，这些法则是集成电路制造厂家按照自己的工艺特点而制定的.不合的工艺，有不合的设计法则.版图在设计的进程中要进行定期的查抄，避免错误的堆集而导致难以修改.版图设计流程：137.2版图设计法则14错误!未定义书签。
7.4修改后版图16八、课设心得16一、概述集成电路是采取专门的设计技巧和特殊的集成工艺技巧，把组成半导体电路的晶体管、二极管、电阻、电容等根本单元器件，制作在一块半导体单晶片（例如硅或砷化镓）或陶瓷等绝缘基片上，并按电路要求完成元器件间的互连，再封装在一个外壳内，能完成特定的电路功效或系统功效，所有的元器件及其间的连接状态、参数标准和特性状态、试验、使用、维护、贸易都是不成联系的统一体，这样而得的电路便是集成电路.全加器作为根本的运算单元，在良多VLSI系统中都有很普遍的应用，是构建微处理器和DSP等运算电路的焦点.随着信息技巧的不竭成长，VLSI的集成度不竭提高，人们对运算电路速度、功耗提出了新的要求，以下降功耗提高速度为目标，许多解决计划不竭被提出.如果能将速度、功耗、面积这些性能改良，势必对集成电路整体性能有所提升.本文基于国际SMIC 0.18µm 1P6M 数字工艺、1.8V电源电压，计了一种电路结构复杂，延时小，功耗低，芯片面积小的全加器结构；该全加器单元共用11只晶体管，通过在关头路径上采取三管XNOR门实现高速进位链，并且用反相器弥补由于阈值电压损失造成的关头路径上逻辑电位的下降，满足了高速和低功耗的要求；用Verilog代码实现了全加器电路功效；使用cadence软件，绘制了全加器原理图、对原理图进行编译仿真，并验证了仿真结果.本文提出的全加器结构在速度、功耗、面积性能上均有很大的提升.The integrated circuit is the use of a special design techniques and special integration technology, the transistors constituting the semiconductor circuit, diodes, resistors, capacitors, and other basic single components, fabricated in a semiconductor single wafer (e.g. silicon or gallium arsenide) or a ceramic insulatingon the base sheet, and press the circuit required to complete the interconnection between the components, and then encapsulated in a housing, to complete a specific circuit function or system function, and all of the components and their connection status, parameter specifications and characteristics of state, trial,use, maintenance, are indivisible unity of the trade, derived from the circuit so that the integrated circuit.The full-adder as the basic computing unit, has a very wide range of applications in many VLSI systems is to build the core of the microprocessor and DSP arithmetic circuit. With the continuous development of IT, VLSI integration and speed of the arithmetic circuit, power consumption, new requirements, increase speed to reduce power consumption as the goal, many solutions are constantly being raised. If you can speed, power and area performance improvements, the bound has improved the overall performance of integrated circuits.Based on the International SMIC 0.18μm 1P6M digital process, supply voltage 1.8V, namely, a circuit structure is simple, small delay, low power consumption, small chip area of the full adder structure; the unit share 11 transistors, three XNOR gate in the critical path to achieve high-speed carry chain, and to supplement the decline in the potential of logic on the critical path dueto the loss of threshold voltage caused by the inverter to meet the requirements of high-speed and low power consumption. Verilog code to achieve the functionality of the full adder circuit; cadence software, draw a schematic diagram of the full adder, compiled simulation, schematic and verify the simulation results. The full adder structure proposed in this paper have greatly improved in speed, power and area performance.随着半导体集成电路制造工艺不竭进步，特征尺寸不竭缩小，工艺特征尺寸缩小到纳米级；工艺技巧对结构的影响通过几十年的堆集产生了质的变更，关于纳米工艺下的CMOS集成电路设计的研究也越来越重要.随着集成电路的设计进入到纳米时代，片内晶体管数目的增加，大大增加了芯片庞杂度，晶体管特征尺寸的缩小则增加了物理设计的难度(纳米级的物理设计需要考虑串扰、片内参数漂移、可生产性、电源完整性等一系列问题)，这些都大幅度增加了设计成本及设计周期.在0．18微米之后晶体管任务电压难以随着工艺的进步而下降，虽然每个晶体管的功耗随着特征尺寸的缩小有所削减，但晶体管数目的增加以及主频的提高使得整个芯片的功耗大幅度增加，这部分功耗在芯片上产生热量使得芯片温度上升，会导致芯片效率下降或操纵错误，也会使得便携式电子产品的电池寿命下降.所以在纳米工艺条件下对集成电路新结构的探索和追求以及对功耗问题的研究已经成为芯片系统设计的主题，更是集成电路领域一直成长的趋势.全加器需要两个半加器组合，即全加器需要庞杂性强得多的体系来完成逻辑运算.近年来，实现全加器的各类逻辑类型相继被提出来，底子目的在于提高全加器速度和下降功耗.由于全处理器需要更庞杂性的份子体系，所以对全加器的性能有着越来越高的要求，总的来说，设计的鲁棒性、硅片面积、可靠性、驱动能力、输出阈值损失、延迟和功耗这些都可以作为权衡加法器性能的指标.是设计全加器时需要着重考虑的因素.全加器作为根本的运算单元，在良多VLSI系统中都有很普遍的应用，是构建CPU和DSP等运算电路的焦点，其速度和功耗以及面积等的性能将直接影响到整个集成电路的表示；如果能将这些性能改良，势必对集成电路整体性能有所提升；而随着信息技巧的不竭成长，人们对低功耗，高性能和高集成度的不竭追求，电源电压不竭下降，特征尺寸不竭减小，已经达到纳米级水平，由此在集成电路设计中越来越多新的物理效应需要加以考虑，比方低电源电压下的信号驱动能力、互连延迟，纳米集成电路的漏电，功耗密度和物理实现等等；这些对低功耗高速度的追求对在纳米工艺下设计全加器的提出了许多挑战.本文提出的11晶体管1位全加器，较当今各类文献介绍的全加器结构在速度和功耗以及尺寸上都有很大提升.二、设计流程基于SMIC 0.18µm 1P6M 纳米CMOS工艺，设计了一种电路结构复杂，延时小，功耗低，芯片面积小的全加器结构，该全加器单元共只用了28个只晶体管.用Candence的Virtuso软件完成了电路原理图的绘制、编译、仿真等任务，并进行结果阐发.并完成版图的设计，和计划布线.三、课设内容1. 查找文献，设计一个加法器电路；2. 赐与Candence的Virtuso平台画出电路图；3. 采取Spectre对加法器进行仿真，主要仿真内容：加法器功效、负载电容、功耗；4. 基于Virtuso平台画出加法器电路的版图，包含MOS晶体管的版图；5. 提交课设陈述；6．完成答辩.四、实验原理加法器有全加器和半加器之分.全加器和半加器的区别在于，全加器有三个输入，半加器有两个输入，既全加器比半加器多了一个来自低位的进位输入，但全加器可由两个半加器组成.半加器基来源根底理1）半加器原理一个半加器有两个输入x和y以及两个输出（和s与进位输出c）.半加器表达式:s=x⊕y(2-1)c=x.y；(2-2)其中x和y是输入，s为和，c为进位输出.2）半加器真值表表2.1 半加器真值表3）半加器门级逻辑图2.1 半加器逻辑图图2.2 半加器符号全加器基来源根底理1）全加器原理全加器是一个能对两个一位二进制数及来自低位的“进位”进行相加，产生本位“和”及向高位“进位”的逻辑电路，该电路有3个输入变量，辨别是两个加数 a和b 和一个低位 C，两个输出变量，辨别是本位Sum和高进位 CARRY.一位全加器的逻辑表达式：Sum=A⊕B⊕C(2-3)CARRY=AB+ C（A+ B）(2-4)其中 A，B 为加数和被加数，C为进位输入；SUM 为和，CARRY 是进位输出；2）全加器逻辑图2.3 全加器门及逻辑图图2.4 基于半加器的全加器设计图3）一位全加器的真值表表2.2 全加器真值表C是进位输入，A和B是加法器的输入，sum是和输出，carry是进位输出、当加法器内部产生进位输出CARRY时，进位产生函数C（即A,B）为1.当进位传输函数P（即：A+B）为1时，进位输入信号C传送到进位输出CARRY端，即此时若C=1.则CARRY=1.通过优化进位门，可以减小逐位进位.例如，对组合逻辑加法器可做如下优化：（1）把进位输入信号C控制的MOS管放置在靠近输出端的地方，使其他各输入信号能够先对门电路进行控制，以削减受C控制的MOS管的衬偏调制效应.（2）在求“和”门中，栅极与carry’相连的所有MOS管采取最小的尺寸，以使carry’信号的电容负载最小.这个信号的连线也尽可能地短，并且少用扩散区作为连线.4.2. 镜像加法器4.3. 电路图五、上机步调：5.1. 画电路图步调1.打开PC机；2.打开虚拟机进入Linux情况；3.在桌面按右键选择新建终端；4.输入icfb 进入操纵情况；5.成立自己的库文件；6.画原理图，保管并查抄错误；7.更改各个器件的参数；8.设置仿真情况；9.选择要不雅察的线路；10.查抄波形是否合适要求，不合适要求就去原理图改输入信号，然后再从新按步调进行操纵，直到合适要求.11.调器件画版图12.查抄计划布线法则5.2 画版图步调在做完电路图的根本上画版图：1．添加画版图的文件2．输入icfb& 进入操纵情况3．Tools----Technology File Manager-----Attach(选择自己的库和所加库对应便可)4．在自己的库文件下成立一个单元文件，画版图，保管并查抄错误六、加法器电路图：6.1原理图：6.2 全加器电路图结构6.3 自己画的电路图6.4 波形验证：本设计是基于180纳米工艺实现的.6.5 tran（瞬态）阐发瞬态仿真阐发是在给定的输入鼓励下，在设定的时间规模内计较电路的时域瞬态响应性能.要验证设计电路的稳定性，速度，精确度等问题必须经过各类情况下的瞬态阐发才干做出正确的判断.图：5.3 瞬态阐发6.6 波形输出参数仿真波形共有五个参数，输入A、B、C，输出SUM、CARRY图5.4 波形输出参数6.7 28管全加器网表6.9 编译仿真波形结果阐发1）仿真结果验证如图所示：波形有输入A、B、C；输出CARRY和Sum经计较验证满足全加器输入输出公式：Sum=A⊕B⊕C(2-3)CARRY=AB+ C（A+ B）(2-4)所以编译和仿真的结果正确.2）噪声影响图中的全加器的输出波形存在毛刺，是因为有噪声的原因，属于正常现象不影响输出波形结果.七、版图设计版图（Layout）是集成电路设计者将设计并模拟优化后的电路转化成的一系列几何图形，包含了集成电路尺寸大小、各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息.版图的设计有特定的法则，这些法则是集成电路制造厂家按照自己的工艺特点而制定的.不合的工艺，有不合的设计法则.版图在设计的进程中要进行定期的查抄，避免错误的堆集而导致难以修改.版图设计流程：1）系统标准化说明（System Specification）包含系统功效、性能、物理尺寸、设计模式、制造工艺、设计周期、设计用度等等.2）功效设计（Function Design）将系统功效的实现计划设计出来.通常是给出系统的时序图及各子模块之间的数据流图.3）逻辑设计（Logic Design）这一步是将系统功效结构化.通常以文本、原理图、逻辑图暗示设计结果，有时也采取布尔表达式来暗示设计结果.4）电路设计（Circuit Design）电路设计是将逻辑设计表达式转换成电路实现.5）物理设计（Physical Design or Layout Design）物理设计或称版图设计是VLSI设计中最费时的一步.它要将电路设计中的每一个元器件包含晶体管、电阻、电容、电感等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息.6）设计验证（Design Verification）在版图设计完成以后，很是重要的一步任务是版图验证.主要包含：设计法则查抄（DRC）、版图的电路提取（NE）、电学规查抄（ERC）和寄生参数提取（PE）7.2 版图设计法则用特定工艺制造电路的物理掩膜版图都必须遵循一系列几何图形排列的法则，这些法则称为版图设计法则.设计法则是以晶圆厂实际制造进程为基准，经过实际验证过的一整套参数，是进行版图设计必须遵守的法则，版图设计是否合适设计法则是流片是否成功的一个关头.设计法则包含几何法则、电学法则以及走线法则.设计法则可分类为：1）拓扑设计法则（绝对值）：最小宽度、最小间距、最短露头、离周边最短距离）；2）λ设计法则（相对值）：最小宽度w=mλ、最小间距s=nλ、最短露头t=lλ、离周边最短距离d=hλ（λ由IC制造厂提供，与具体的工艺类型有关，m、n、l、h为比例因子，与图形类形有关）；3）宽度法则（width rule）：宽度指封锁几何图形的内边之间的距离.在利用DRC(设计法则查抄)对版图进行几何法则查抄时，对于宽度低于法则中指定的最小宽度的几何图形，计较机将给出错误提示.图4.1最小宽度、最大宽度4）间距法则（Separation rule）：间距指各几何图形外鸿沟之间的距离.图4.2（a）同一工艺层的间距(spacing) 图4.2（b）不合工艺层的间距(separation)5）交叠法则（Overlap rule）交叠有两种形式：<1>一个几何图形内鸿沟到另一个图形的内鸿沟长度（intersect）<2>一个几何图形外鸿沟到另一个图形的内鸿沟长度（enclosure）图 4.3（a） Intersect 图4.3（a） enclosure制定设计法则的主要目的是为了在制造时能用最小的硅片面积达到较高的成品率和电路可靠性.上图是最开始的版图，因为忘了版图的计划布线的法则，犯了良多错误，比方：没进行分层，也没注意金属间的最小间距，以及源极，漏极和基极只能与M1相连，而要与此外金属相连则需要打通孔.在老师的指点帮忙下把版图进行了修改.如下图所示.7.4 修改后版图八、课设心得以前用candence这个软件大多数任务都是画电路图，很少接触版图的设计，这次应该是我第一次真正的接触版图设计，之前学过也都忘的差未几了，可以说版图得从零学起.在课设的时候自然遇到特别多问题，都是老师一点点儿诲人不倦的帮我解答的，通过这次课设真心学到了良多东西，也充实的完成的大学阶段的最后一次课设.。
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课设报告课程名称集成电路设计方向综合课程设计实验项目加法器实验仪器PC机、candence软件系别______理学院_姓名______ 杨凯__ __实验日期____ __________成绩_______________________目录一、概述 (3)1.1课题背景 (4)1.2课题意义 (4)二、设计流程 (5)三、课设内容 (5)四、实验原理 (5)4.1加法器基本原理 (5)4.1.1 半加器基本原理 (5)4.1.2 全加器基本原理 (6)4.2.镜像加法器 (8)五、上机步骤： (10)5.1.画电路图步骤 (10)5.2画版图步骤 (11)六、加法器电路图： (11)6.1原理图： (12)6.2全加器电路图结构 (13)6.3自己画的电路图 (13)6.4波形验证： (14)6.5 TRAN（瞬态）分析 (14)6.6波形输出参数 (15)6.728管全加器网表 (17)6.8仿真波形 (18)6.9编译仿真波形结果分析 (18)七、版图设计 (19)7.1版图 (19)版图（L AYOUT）是集成电路设计者将设计并模拟优化后的电路转化成的一系列几何图形，包含了集成电路尺寸大小、各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息。
版图的设计有特定的规则，这些规则是集成电路制造厂家根据自己的工艺特点而制定的。
不同的工艺，有不同的设计规则。
版图在设计的过程中要进行定期的检查，避免错误的积累而导致难以修改。
版图设计流程： (19)7.2版图设计规则 (20)7.3修改前版图 (21)7.4修改后版图 (22)八、课设心得 (23)一、概述集成电路是采用专门的设计技术和特殊的集成工艺技术，把构成半导体电路的晶体管、二极管、电阻、电容等基本单元器件，制作在一块半导体单晶片（例如硅或者砷化镓）或者陶瓷等绝缘基片上，并按电路要求完成元器件间的互连，再封装在一个外壳内，能完成特定的电路功能或者系统功能，所有的元器件及其间的连接状态、参数规范和特性状态、试验、使用、维护、贸易都是不可分割的统一体，这样而得的电路即是集成电路。
全加器作为基本的运算单元，在很多VLSI系统中都有很广泛的应用，是构建微处理器和DSP等运算电路的核心。
随着信息技术的不断发展，VLSI的集成度不断提高，人们对运算电路速度、功耗提出了新的要求，以降低功耗提高速度为目标，许多解决方案不断被提出。
如果能将速度、功耗、面积这些性能改进，势必对集成电路整体性能有所提升。
本文基于国际SMIC 0.18µm 1P6M 数字工艺、1.8V电源电压，计了一种电路结构简单，延时小，功耗低，芯片面积小的全加器结构；该全加器单元共用11只晶体管，通过在关键路径上采用三管XNOR门实现高速进位链，并且用反相器补充由于阈值电压损失造成的关键路径上逻辑电位的下降，满足了高速和低功耗的要求；用Verilog代码实现了全加器电路功能；使用cadence软件，绘制了全加器原理图、对原理图进行编译仿真，并验证了仿真结果。
本文提出的全加器结构在速度、功耗、面积性能上均有很大的提升。
The integrated circuit is the use of a special design techniques and special integration technology, the transistors constituting the semiconductor circuit, diodes, resistors, capacitors, and other basic single components, fabricated in a semiconductor single wafer (e.g.silicon or gallium arsenide) or a ceramic insulatingon the base sheet, and press the circuit required to complete the interconnection between the components, and then encapsulated in a housing, to complete a specific circuit function or system function, and all of the components and their connection status, parameter specifications and characteristics of state, trial,use, maintenance, are indivisible unity of the trade, derived from the circuit so that the integrated circuit.The full-adder as the basic computing unit, has a very wide range of applications in many VLSI systems is to build the core of the microprocessor and DSP arithmetic circuit. With the continuous development of IT, VLSI integration and speed of the arithmetic circuit, power consumption, new requirements, increase speed to reduce power consumption as the goal, many solutions are constantly being raised. If you can speed, power and area performance improvements, the bound has improved the overall performance of integrated circuits.Based on the International SMIC 0.18μm 1P6M digital process, supply voltage 1.8V, namely, a circuit structure is simple, small delay, low power consumption, small chip area of the full adder structure; the unit share 11 transistors, three XNOR gate in the critical path to achieve high-speed carry chain, and to supplement the decline in the potential of logic on the critical path due to the loss of threshold voltage caused by the inverter to meet the requirements of high-speed and low power consumption. Verilog code to achieve the functionality of the full adder circuit; cadence software, draw a schematic diagram of the full adder, compiled simulation, schematic and verify the simulation results. The full adder structure proposed in this paper have greatly improved in speed, power and area performance.1.1课题背景随着半导体集成电路制造工艺不断进步，特征尺寸不断缩小，工艺特征尺寸缩小到纳米级；工艺技术对结构的影响通过几十年的积累产生了质的变化，关于纳米工艺下的CMOS集成电路设计的研究也越来越重要。
随着集成电路的设计进入到纳米时代，片内晶体管数目的增加，大大增加了芯片复杂度，晶体管特征尺寸的缩小则增加了物理设计的难度(纳米级的物理设计需要考虑串扰、片内参数漂移、可生产性、电源完整性等一系列问题)，这些都大幅度增加了设计成本及设计周期。
在0．18微米之后晶体管工作电压难以随着工艺的进步而降低，虽然每个晶体管的功耗随着特征尺寸的缩小有所减少，但晶体管数目的增加以及主频的提高使得整个芯片的功耗大幅度增加，这部分功耗在芯片上产生热量使得芯片温度上升，会导致芯片效率降低或者操作错误，也会使得便携式电子产品的电池寿命降低。
所以在纳米工艺条件下对集成电路新结构的探索和追求以及对功耗问题的研究已经成为芯片系统设计的主题，更是集成电路领域一直发展的趋势。
全加器需要两个半加器组合，即全加器需要复杂性强得多的体系来完成逻辑运算。
近年来，实现全加器的各种逻辑类型相继被提出来，根本目的在于提高全加器速度和降低功耗。
由于全处理器需要更复杂性的分子体系，所以对全加器的性能有着越来越高的要求，总的来说，设计的鲁棒性、硅片面积、可靠性、驱动能力、输出阈值损失、延迟和功耗这些都可以作为衡量加法器性能的指标。
是设计全加器时需要着重考虑的因素。
1.2课题意义全加器作为基本的运算单元，在很多VLSI系统中都有很广泛的应用，是构建CPU和DSP等运算电路的核心，其速度和功耗以及面积等的性能将直接影响到整个集成电路的表现；如果能将这些性能改进，势必对集成电路整体性能有所提升；而随着信息技术的不断发展，人们对低功耗，高性能和高集成度的不断追求，电源电压不断降低，特征尺寸不断减小，已经达到纳米级水平，由此在集成电路设计中越来越多新的物理效应需要加以考虑，比如低电源电压下的信号驱动能力、互连延迟，纳米集成电路的漏电，功耗密度和物理实现等等；这些对低功耗高速度的追求对在纳米工艺下设计全加器的提出了许多挑战。
本文提出的11晶体管1位全加器，较当今各种文献介绍的全加器结构在速度和功耗以及尺寸上都有很大提升。
二、设计流程基于SMIC 0.18µm 1P6M 纳米CMOS工艺，设计了一种电路结构简单，延时小，功耗低，芯片面积小的全加器结构，该全加器单元共只用了28个只晶体管。