功能定義7.1利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)7.2目錄利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)7.3利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證7.4LVS驗(yàn)證7.57.1功能定義7.1功能定義當(dāng)所給條件中的一個(gè)或一個(gè)以上被滿足時(shí)，結(jié)果就不能實(shí)現(xiàn)，這種邏輯關(guān)系就是“或非”關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“或非”的邏輯關(guān)系的門電路就叫做或非門（NORGate）。設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）使用Tanner軟件中的S-Edit對電路原理圖進(jìn)行繪制；（2）使用Tanner軟件中的L-Edit進(jìn)行版圖繪制，并進(jìn)行DRC驗(yàn)證；（3）使用Tanner軟件中的T-Spice對電路進(jìn)行仿真并分析波形；（4）完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)

CMOS兩輸入的或非門的邏輯表達(dá)式為，其真值表如表7.1所示。輸入輸出ABF001010100110表7.1兩輸入或非門的真值表7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)通過真值表可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)輸入同時(shí)為“0”的時(shí)候，輸出為“1”，這可以通過將兩個(gè)NMOS晶體管并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)有一個(gè)輸入為“1”的時(shí)候，輸出為“0”，這可以通過將兩個(gè)PMOS晶體管串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。具體的步驟如下：（1）啟動S-Edit編輯器，雙擊圖標(biāo)即可。（2）新建設(shè)計(jì)。選擇File→New→NewDesign命令，出現(xiàn)CreateNewDesign對話框，如圖7.1所示。在Filename中輸入名字“NOR”點(diǎn)擊OK即可。（3）顏色設(shè)置可以根據(jù)個(gè)人的喜好，來進(jìn)行顏色設(shè)置，只要能區(qū)分開就可以。（4）設(shè)置網(wǎng)格圖7.1新建設(shè)計(jì)對話框7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)（5）從元件庫中調(diào)用元件器通過View→SchematicMode命令，確定工作區(qū)顯示在電路圖模式，然后通過Module→SymbolBrowser命令來實(shí)現(xiàn)可用元器件的瀏覽和放置，也可以通過點(diǎn)擊“”快捷鍵，出現(xiàn)符號瀏覽對話框如圖所示。選擇需要的Modules，點(diǎn)擊Place即可。設(shè)置CMOS或非門的電路圖，需要的元器件有MOSFET_N（NMOS晶體管），MOSFET_P（PMOS晶體管），Vdd（電源），Gnd（接地），分別進(jìn)行Place（放置）即可。SymbolBrowser對話框7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)（6）元器件布局調(diào)用完元器件以后，選擇需要移動的元器件，通過選中該器件，按Alt+鼠標(biāo)左鍵或者中鍵可以進(jìn)行移動，放到對應(yīng)的位置即可。CMOS或非門電路圖的布局如圖7.2所示。圖7.2元器件布局圖7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)（7）添加端口通過點(diǎn)擊“”按鈕，添加輸入端口，出現(xiàn)對話框如圖7.6所示，輸入“A”點(diǎn)擊OK即可。同理，再輸入“B”點(diǎn)擊OK即可。通過點(diǎn)擊“”按鈕，添加輸出端口，出現(xiàn)對話框，輸入“F”點(diǎn)擊OK即可。CMOS或非門添加端口的電路圖如圖7.2所示。圖7.3添加端口的電路圖7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)（8）連線添加端口完成以后，通過點(diǎn)擊“”按鈕將各個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行連接，需要注意的是，如果兩條導(dǎo)線連接在一起，只有出現(xiàn)實(shí)心的圓圈才表示連接是正確的。CMOS或非門電路圖如圖7.4所示，點(diǎn)擊保存即可。圖7.4CMOS或非門電路圖7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)（9）符號通過View→SymbolMode命令，確定工作區(qū)顯示在符號視圖模式，通過注釋圖形的繪制工具欄，繪制出如圖7.5所示的CMOS或非門符號視圖。值得注意的是，畫弧形的時(shí)候，需要改變柵格的設(shè)置可以利用多段直線畫出弧形，柵格設(shè)置可選擇Setup→Grid命令，打開SetupGridParameter對話框，設(shè)置MouseSnapGrid文本框的值為“1”。圖7.5CMOS或非門的符號視圖7.2利用S-Edit進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)（10）輸出網(wǎng)表通過選擇File→Export命令，輸出網(wǎng)表對話框如圖7.6所示，在OutputFilename的文本框輸入“NOR.sp”，點(diǎn)擊OK即可。圖7.6輸出網(wǎng)表7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)具體的步驟如下：（1）打開L-Edit程序。（2）另存為新文件，例如NOR.tdb。（3）代替設(shè)定。（4）設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)定。（5）根據(jù)CMOS或非門的電路圖，可以知道，需要兩個(gè)PMOS進(jìn)行串聯(lián)，兩個(gè)NMOS進(jìn)行并聯(lián)，并將串聯(lián)的PMOS放在上面，并聯(lián)的NMOS放在下面，在擺放晶體管的時(shí)候需要注意DRC設(shè)計(jì)規(guī)則。需要注意的是，兩個(gè)晶體管的Poly繪圖層，也就是柵極要對齊擺放，有利于接下來的布線，晶體管的布局圖，如圖7.7所示。7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)圖7.7晶體管的布局圖7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（6）連接NMOS和PMOS晶體管的柵極：根據(jù)CMOS或非門的電路圖可以得到，PMOS晶體管和NMOS晶體管的柵極是連接在一起的，作為CMOS或非門的輸入端，通過選擇Poly多晶硅繪圖層，使用方形繪圖工具，將四個(gè)晶體管的柵極分別連接一起，如圖7.8所示。圖7.8晶體管的柵極連接7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（7）連接PMOS源極和NMOS漏極：根據(jù)CMOS或非門的電路圖可以得到，PMOS晶體管的源極和NMOS晶體管的漏極是連接在一起的，作為CMOS或非門的輸出端F，通過選擇Metal金屬繪圖層，使用方形繪圖工具，將PMOS晶體管的源極和NMOS晶體管的漏極連接一起，金屬線的寬度與該金屬線上流過的電流以及金屬本身的電流密度等有關(guān)，如圖7.9所示。圖7.9連接PMOS源極和NMOS漏極7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（8）繪制電源線和地線：根據(jù)CMOS或非門的電路圖可以得到，CMOS或非門需要連接電源VDD和地GND，通過選擇Metal金屬繪圖層，使用方形繪圖工具，先繪制電源線，放置在串聯(lián)PMOS的上方，然后再繪制接地線，放置在并聯(lián)NMOS的下方，金屬線的寬度應(yīng)滿足DRC設(shè)計(jì)規(guī)則的要求，而且金屬線的寬度與該金屬線上流過的電流以及金屬本身的電流密度等有關(guān)，如圖7.10所示。圖7.10電源線和地線7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（9）連接電源線：根據(jù)CMOS或非門的電路圖可以得到，串聯(lián)PMOS晶體管的漏極需要連接到電源線上，作為CMOS或非門的電源端VDD，通過選擇Metal金屬繪圖層，使用方形繪圖工具，將串聯(lián)PMOS晶體管的漏極與電源線連接一起，金屬線的寬度與該金屬線上流過的電流以及金屬本身的電流密度等有關(guān)，如圖7.11所示。圖7.11連接電源線7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（10）連接地線：根據(jù)CMOS或非門的電路圖可以得到，NMOS晶體管的源極都需要連接到地線上，作為CMOS或非門的接地端GND，通過選擇Metal金屬繪圖層，使用方形繪圖工具，先繪制接地線，然后將NMOS晶體管的源極與接地線連接一起，金屬線的寬度與該金屬線上流過的電流以及金屬本身的電流密度等有關(guān)，如圖7.12所示。圖7.12連接地線7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（11）引出輸入端：將串聯(lián)PMOS晶體管和并聯(lián)NMOS晶體管的柵極是通過多晶硅繪圖層分別連接在一起，作為CMOS或非門的輸入端，但是若想真正的引出信號線，需要通過選擇Metal金屬繪圖層作為輸入端A和輸入端B，因此在繪制的過程中，我們首先通過選擇Poly多晶硅繪圖層將柵極引出來，但是多晶硅和金屬這兩個(gè)繪圖層不能夠直接進(jìn)行連接，因此需要通過選擇PolyContact多晶硅接觸繪圖層，使用方形繪圖工具，來實(shí)現(xiàn)多晶硅和金屬層之間的連接，從而將兩個(gè)輸入端信號引出來，需要注意的是，兩個(gè)輸入端可以是上下排列，也可以是左右排列，如圖7.13所示。圖7.13引出輸入端7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（12）添加節(jié)點(diǎn)：根據(jù)CMOS或非門電路圖，分別添加節(jié)點(diǎn)VDD、GND、A、B、F五個(gè)節(jié)點(diǎn)。通過選擇命令圖標(biāo)“”來實(shí)現(xiàn)，點(diǎn)擊按鈕會出現(xiàn)如圖7.14所示的對話框。在“on”的文本框里，選擇添加的繪圖層，例如電源VDD需要連接在金屬層上，因此選擇Metal1。這一點(diǎn)需要十分注意，不會影響到DRC的驗(yàn)證，但是會直接影響到芯片的功能，以及仿真的結(jié)果。在“Portname”的文本框里，輸出節(jié)點(diǎn)的名字VDD。圖7.14添加節(jié)點(diǎn)的對話框7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)同樣的道理，添加分別添加其余節(jié)點(diǎn)GND、A、B、F。CMOS或非門的版圖就繪制完成了，并且已添加了節(jié)點(diǎn)，如圖7.15所示。圖7.15CMOS或非門的版圖7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)

CMOS或非門的版圖設(shè)計(jì)完成之后，單擊保存按鈕，并選擇Tools→DRC菜單命令，運(yùn)行DRC規(guī)則驗(yàn)證，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，修改版圖編輯，直至DRC驗(yàn)證0errors（沒有錯(cuò)誤）為止，如圖7.16所示。圖7.16DRC驗(yàn)證無誤7.3利用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)（13）輸出網(wǎng)表通過選擇Tools→Extract命令，輸出網(wǎng)表對話框如圖7.17所示，在SPICEextractoutputFile的文本框輸入“NOR.spc”，點(diǎn)擊OK即可。圖7.17輸出網(wǎng)表7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證CMOS或非門版圖（電路圖）仿真的步驟如下：（1）啟動T-Spice編輯器，雙擊圖標(biāo)即可。（2）打開文件。選擇File→Open命令，打開版圖輸出文件（.spc）或者打開電路圖輸出文件（.sp）。例如打開NOR.spc如圖7.18所示。圖7.18打開文件7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（3）加載包含文件選擇命令Edit→InsertCommand命令，在出現(xiàn)的對話框中的列表框選擇Files選項(xiàng)。單擊Includefile選項(xiàng)，此時(shí)單擊Brouse按鈕，通過路徑找到文件ml2_125.md。點(diǎn)擊InsertCommand按鈕，插入命令即可，出現(xiàn)如圖7.19所示的當(dāng)前工作窗口。圖7.19當(dāng)前工作窗口7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（4）設(shè)定參數(shù)值選擇命令Edit→InsertCommand命令，在出現(xiàn)的對話框中的列表框選擇Settings選項(xiàng)。單擊Parameters選項(xiàng)，通過在Parametername的文本框中輸入1，在Parametervalue的文本框中輸入0.5u，點(diǎn)擊Add按鈕。點(diǎn)擊InsertCommand按鈕，插入命令即可，出現(xiàn)如圖7.20所示的當(dāng)前工作窗口。圖7.20當(dāng)前工作窗口7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（5）電源設(shè)定選擇命令Edit→InsertCommand命令，在出現(xiàn)的對話框中的列表框選擇VoltageSource選項(xiàng)。單擊Constant選項(xiàng)，通過在Voltagesourcename的文本框中輸入vvdd，在Positiveterminal的文本框中輸入VDD，在Negativeterminal的文本框中輸入GND，在DCvalue的文本框中輸入5.0。點(diǎn)擊InsertCommand按鈕，插入命令即可，出現(xiàn)如圖7.21所示的當(dāng)前工作窗口。圖7.21當(dāng)前工作窗口7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（6）輸入信號A設(shè)定選擇命令Edit→InsertCommand命令，在出現(xiàn)的對話框中的列表框選擇VoltageSource選項(xiàng)。單擊Pulse選項(xiàng)，通過在Voltagesourcename的文本框中輸入va，在Positiveterminal的文本框中輸入A，在Negativeterminal的文本框中輸入GND，在Initial的文本框中輸入0，在Peak的文本框中輸入5.0，在Risetime的文本框中輸入0n，在Falltime的文本框中輸入0n，在Pulsewidth的文本框中輸入50n，在Pulseperiod的文本框中輸入100n，在Initialdelay的文本框中輸入20n，如圖7.22所示。圖7.22輸入信號A設(shè)定7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證點(diǎn)擊InsertCommand按鈕，插入命令即可，出現(xiàn)如圖7.23所示的當(dāng)前工作窗口。圖7.23當(dāng)前工作窗口7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（7）輸入信號B設(shè)定選擇命令Edit→InsertCommand命令，在出現(xiàn)的對話框中的列表框選擇VoltageSource選項(xiàng)。單擊Pulse選項(xiàng)，通過在Voltagesourcename的文本框中輸入vb，在Positiveterminal的文本框中輸入B，在Negativeterminal的文本框中輸入GND，在Initial的文本框中輸入0，在Peak的文本框中輸入5.0，在Risetime的文本框中輸入0n，在Falltime的文本框中輸入0n，在Pulsewidth的文本框中輸入100n，在Pulseperiod的文本框中輸入200n，在Initialdelay的文本框中輸入20n，如圖7.24所示。圖7.24輸入信號B設(shè)定7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證點(diǎn)擊InsertCommand按鈕，插入命令即可，出現(xiàn)如圖7.25所示的當(dāng)前工作窗口。圖7.25當(dāng)前工作窗口7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（8）分析設(shè)定選擇命令Edit→InsertCommand命令，在出現(xiàn)的對話框中的列表框選擇Analysis選項(xiàng)。單擊Transient選項(xiàng)，通過在Maximumtimestep的文本框中輸入1n，在Simulationlength的文本框中輸入400n。點(diǎn)擊InsertCommand按鈕，插入命令即可，出現(xiàn)如圖7.26所示的當(dāng)前工作窗口。圖7.26當(dāng)前工作窗口7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（9）輸出設(shè)定選擇命令Edit→InsertCommand命令，在出現(xiàn)的對話框中的列表框選擇Output選項(xiàng)。單擊Transientresults選項(xiàng)，通過在Nodename的文本框中輸入OUT，點(diǎn)擊Add按鈕，接下來在Nodename的文本框中輸入B，點(diǎn)擊Add按鈕，再在Nodename的文本框中輸入A，點(diǎn)擊Add按鈕，如圖7.27所示。圖7.27輸出設(shè)定7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證點(diǎn)擊InsertCommand按鈕，插入命令即可，出現(xiàn)如圖7.28所示的當(dāng)前工作窗口。圖7.28當(dāng)前工作窗口7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證（10）進(jìn)行仿真CMOS或非門版圖的指令設(shè)定如下：.include"D:\ProgramFiles(x86)\TannerEDA\T-Spice10.1\models\ml2_125.md".param1=0.5uvvddVDDGND5.0vaAGNDPULSE(05.020n0n0n50n100n)vbBGNDPULSE(05.020n0n0n100n200n).tran1n400n.printtranv(F)v(B)v(A)完成指定設(shè)定后，開始進(jìn)行仿真。通過選擇Simulation→StartSimulation命令，或者單擊“”按鈕圖標(biāo)，打開RunSimulation對話框，如圖7.29所示。7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證圖7.29仿真運(yùn)行的對話框7.4利用T-Spice進(jìn)行仿真驗(yàn)證單擊StartSimulation按鈕，則會出現(xiàn)仿真結(jié)果的報(bào)告窗口，并自動打開W-Edit窗口來觀看仿真波形圖，如圖7.30所示。圖7.30仿真波形圖7.5LVS驗(yàn)證7.5