四位與非門設計及4位二進制譯碼器

1、課程設計標題：(1)4二進制位與非門電路電路設定修訂(2)4輸入二進制解碼器2013年7月5日課題1:4二進制位與非門電路電路設定修訂一、設定修訂目的使用電路設定修正和仿真軟件工具HSPICE，在網(wǎng)格文件中熟練記述模擬電路，學會了熟練使用HSPICE內(nèi)部的零配件庫。 通過該實驗，掌握了HSPICE的設置修正方法，深化了對授課知識的感性認識，增強了電路設置修正和綜合分析能力。本次課程設置修訂由HSPICE軟件實現(xiàn)4二進制位和變頻電路的設置修訂和仿真，熟悉MOS解老虎鉗設置修訂4二進制位邏輯輸入和變頻電路，熟悉MOS解老虎鉗設置修訂和TTL及逆變器的優(yōu)缺點。二、設定訂正原理1、HSPICE的介紹和

2、功能隨著微電子學技術(shù)的迅速發(fā)展和IC集成電路規(guī)模的提高，對電路性能的設置修訂要求越來越嚴格，這對于大規(guī)模IC集成電路設置修訂的EDA工具要求越來越高。 1972年美國加利福尼亞大學伯克利分校電機工程和計算機科學系研發(fā)的用于IC集成電路性能分析的電路模擬計程儀柱spice (simulationprogramwithicemphasis )誕生以來，為了適應現(xiàn)代微電子工業(yè)的發(fā)展， 用于各種IC集成電路設定修正的電路模擬分析工具HSPICE是Meta-Software公司為了IC集成電路設定修正中的穩(wěn)態(tài)分析、瞬態(tài)分析和頻率域分析等電路性能的模擬分析而開發(fā)的商業(yè)化通用電路模擬計程儀程序，由伯克利的S

3、PICE(1972年發(fā)售)、MicroSim公司開發(fā)HSPICE與許多主要的EDA設置修訂工具(如Cadence、Workview )兼容，并且可以提供有關(guān)IC集成電路性能的許多重要電路模擬和設置修訂結(jié)果。 使用HSPICE軟件，可以在距直流100MHz以上的微波頻率范圍內(nèi)正確模擬、分析和優(yōu)化電路。 在實際應用中，HSPICE可以提供重要的電路模擬和建議，并且當應用HSPICE進行電路模擬時，其電路規(guī)模僅取決于用戶計算機的實際內(nèi)存容量。2、4輸入和逆變器的原理四個輸入端子的CMOS變頻電路包括串聯(lián)連接的四個n溝道增強型MOS管理和并聯(lián)連接的四個p溝道增強型MOS管理。 每個輸入端子連接到一個n

4、溝道和一個p溝道MOS管理的男同性戀。 如果輸入端子a、b、c、d中的至少一個是低電平，則截止與其連接的NMOS管，使與其連接的PMOS管導通，僅在輸出到高電平的a、b、c、d全部為高電平時，使4個串聯(lián)的NMOS管全部導通，4個設定修正電路圖如下圖所示3 .輸出網(wǎng)表文件HSPICE讀取輸入網(wǎng)格文件，并將模擬結(jié)果存儲在輸出列表文件或格拉夫快速數(shù)據(jù)文件中。 輸入文件*.sp包含以下內(nèi)容(1)電路網(wǎng)表(子電路和宏命令、電源等)(2)聲明使用的程序庫(3)說明進行的分析(4)說明所要求的輸出可以在電路圖的網(wǎng)格生成器或文本編輯器中生成輸入網(wǎng)格文件和庫文件。 輸入網(wǎng)表文件的第一行必須是標題行， ALTER

5、輔助模型只出現(xiàn)在文件的最后一個. END語句之前。 其他句子可以按任意順序排列。三、設定訂正程序1 .寫網(wǎng)表文件首先用Tanner繪制上述原理圖，模擬后確認電路圖正確且可以實現(xiàn)非功能，然后生成網(wǎng)格表文件。 將Hspice軟件所需的web表單文件導出到文本文檔，并另存為*.sp文件。網(wǎng)表文件如下所示安娜莫斯科選項列表節(jié)點post.特蘭200 p 60 nMn mos _ 1輸出端口_1n _ 1輸出端口=2.5ul=250 nMn mos _2n _1bn _2n _2n chw=2. 5美元=250美元Mn mos _3n _2cn _3n _3n chw=2. 5美元=250美元Mn mos

6、 _4n _3dgndgndnchw=2. 5美元=250美元mpmos _1outputavddvddpchw=2.5ul=250 nmpmos _2outputbvddvddpchw=2.5ul=250 nmpmos _3outputcvddvddpchw=2.5ul=250 nmpmos _4outputdvddpchw=2.5ul=250 nvdd電視接口5v1a接地脈沖.24.82n1n5n 20 nv2b接地脈沖.24.82n1n1n8n 21 nv3c接地脈沖.24.82n1n1n 10 n 22 nv 4接地脈沖.24.82n1n1n 15 n 23 n第0.01頁模型PCH

7、PMOS等級=1模型nch NMOS等級=1. measuretranmaxkmaxv (輸出1 )從=10nsto=45ns. measuretranminkminv (輸出1 ) from=10nsto=45ns.結(jié)束2 .打開網(wǎng)表文件和模擬當您網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫到Hspice軟件并喀嚦聲open時，上面的web表格文件將打開，并進行模擬，如下圖所示喀嚦聲上圖的Avanwaves后，如下圖所示加上輸入信號后，模擬波形如下圖所示4 .模擬分析1 .直流動作點分析每種分析方法都從直流操作點分析開始，如果DC.OP分析不收斂，則刪除. option語句中除acct、list、node和post之外的所有

8、設置，并使用缺省奧爾特設置查找. lis文件不收斂的原因DC.OP之所以不收斂，也有可能是由于亞閾值領(lǐng)域模型中電導為負等model引起的。2 .暫態(tài)分析暫態(tài)分析是先進行直流動作點的修正計算，將修正計算結(jié)果作為暫態(tài)分析的時刻T0的初始值，通過反復修正計算，在反復修正計算過程中，時間步長值動態(tài)地變化， tran tstep中的步長值不是模擬的步長值，而是僅僅打印輸出模擬結(jié)果的時間間隔的值.oot瞬時分析不收斂主要是由于高速的電壓變化和模型的不連續(xù)性，對于高速的電壓變化，可以通過改變分析的步長值來保證收斂。 關(guān)于模型的不連續(xù)性，通過設定CAPOP和ACM的容量，對于給定的直流模型，通?？蛇x擇CAPO

9、P=4，ACM=3，對于level 49，ACM=0。對于瞬態(tài)分析，差動奧爾特采用Trapezoidal算法，精度比較高，但容易產(chǎn)生寄生振蕩，采用GEAR算法作為濾波器可以消除算法引起的振動，具有更高的穩(wěn)定性。* * * * *傳輸安全系統(tǒng)=25.000時間=25.000 * * * * *maxk=5.0018 at=29.0000n從=10.0000 n到=45.0000 nmink=2. 9529米at=26.0761 n從=10.0000 n到=45.0000 n3 .延遲分析對設定修正電路進行延遲分析，在網(wǎng)表文件的倒數(shù)第3行的. MODEL前加入以下句子，用Hspice軟件進行模擬，

10、輸入延遲分析結(jié)果。要添加到網(wǎng)表文件中的語句：測量平均值=4. 5平均值=1平均值=0. 5平均值=1測量卷軸=0. 5卷軸=1卷軸=4. 5卷軸=1測量平均值=2.5rise=1目標平均值=2.5fall=1測量平均值=2. 5故障=1目標值=2. 5版本=1測量參數(shù)(tpdr tpdf )/2延遲分析的結(jié)果如下TF=2. 7638 e-10 targ=2. 9766 e-09三角形=2. 7002 e-09tr=2. 8419 e-10 targ=8. 4835 e-09三叉樹=8. 1993 e-09tpdr=3. 2211 e-10 targ=2. 8221 e-09三角形=2. 500

11、0 e-09tpdf=-1.5189 e-10targ=8. 3481 e-09三角形=8. 5000 e-09tpd=8.5110E-11課題2:4二進制位二進制解碼器1 .實驗目的1 .掌握中型集成解碼器的邏輯功能分析及測試方法2 .學會中規(guī)模集成解碼器的連接使用方法。2 .實驗原理1 .解碼器的功能概述解碼是編碼的逆過程，其功能是判別具有特定意義的二進制碼，并轉(zhuǎn)換為控制信號，將具有解碼功能的邏輯門電路稱為解碼器。解碼器是多輸入、多輸出的組合邏輯門電路。 其作用是“翻譯”給定查詢密碼，并使輸出通道中的相應路徑具有相應的信號輸出。 解碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有著廣泛的應用，不僅適用于查詢密碼的變換，

12、也適用于終端的數(shù)字顯示，也適用于數(shù)據(jù)分配、內(nèi)存地址和組合控制信號等方面。解碼器可分為通用解碼器和顯示解碼器兩種。 通用解碼器包括變量解碼器和查詢密碼轉(zhuǎn)換解碼器。 變量解碼器(也稱為二進制解碼器)用于表示3-8解碼器和4-16解碼器等輸入變量的狀態(tài)。 如果有n個輸入變量，則有不同狀態(tài)的組合，有使用它的輸出端子。 每個輸出狀態(tài)表示的函數(shù)對應于n變量的最小項表達式。2、4二進制位二進制解碼器的電路圖3 .輸出網(wǎng)表文件HSPICE讀取輸入網(wǎng)格文件，并將模擬結(jié)果存儲在輸出列表文件或格拉夫快速數(shù)據(jù)文件中。 輸入文件*.sp包含以下內(nèi)容(1)電路網(wǎng)表(子電路和宏命令、電源等)(2)聲明使用的程序庫(3)說明

13、進行的分析(4)說明所要求的輸出可以在電路圖的網(wǎng)格生成器或文本編輯器中生成輸入網(wǎng)格文件和庫文件。 輸入網(wǎng)表文件的第一行必須是標題行， ALTER輔助模型只出現(xiàn)在文件的最后一個. END語句之前。 其他句子可以按任意順序排列。3 .實驗程序1 .畫電路圖首先用Tanner繪制上述原理圖，模擬后確認電路圖正確且可以實現(xiàn)非功能，然后生成網(wǎng)格表文件。 將Hspice軟件所需的web表單文件導出到文本文檔，并另存為*.sp文件。 圖表如下圖所示2 .寫網(wǎng)表文件首先用Tanner繪制上述原理圖，模擬后確認電路圖正確且可以實現(xiàn)非功能，然后生成網(wǎng)格表文件。 將Hspice軟件所需的web表單文件導出到文本文檔

14、，并另存為*.sp文件。網(wǎng)表文件如下所示安娜莫斯科選項列表節(jié)點post.特蘭200 p 60 nMn mos _ 10 n _ 18 n _ 15 n _ 17 n _ 17 n chw=2. 5美元=250 n11y 10 n _5n _ 18n _ 18n _ 18nchw=2. 5美元=250 nMn mos _ 12 n _ 16 n _2gndgndnchw=2.5ul=250 nMn mos _ 13n _ 21 n _8n _ 20 n _ 20 n _ 20n _ 20n _ 20n=2. 5英寸=250 n250 n=14n _ 22n _ 15n _ 21n _ 21n c

15、hw=2. 5美元=250 n22nchw=2. 5美元=250美元Mn mos _ 16 n _ 20 n _2gndgndnchw=2.5ul=250 nMn mos _ 17n _ 26n _ 24n _ 25n _ 25n _ 25nchw=2. 5英寸=250 nMn mos _ 18n _ 27n _7n _ 26n _ 26nchw=2. 5美元=250美元27n _ 27n _ 27nchw=2. 5美元=250美元Mn mos _ 20 n _ 25 n _2gndgndnchw=2.5ul=250 nMn mos _ 21 n _ 30 n _ 10 n _ 29n _ 2

16、9n _ 29nchw=2. 5美元=250 nMn mos _ 22 n _ 31 n _ 24 n _ 30 n _ 30 n _ 30 n _ 30天=2. 5英寸=250 nMn mos _ 23 y 13 n _7n _ 31n _ 31n _ 31nchw=2. 5英寸=250 nMn mos _ 24 n _ 29 n _2gndgndnchw=2.5ul=250 nMn mos _ 25 n _ 34 n _ 15 n _ 33 n _ 33 nchw=2. 5美元=250 nMn mos _ 26n _ 35n _ 24n _ 34n _ 34n _ 34nchw=2. 5美元=250美元Mn mos _ 27y 14 n _5n _ 35n _ 35nchw=2. 5英寸=250 nMn mos _ 28 n _ 33 n _2gndgndnch