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1、集成电路幅员课程设计报告姓名：陈广学号：2017213830班级：微电子科学与技术17-1班工程名称：3-8组合译码器幅员设计合戎俊文、侯冰希、张开源目录一、概述2二、设计目的及意义2三、设计内容及要求3四、设计思想及说明5五、设计采用的硬件和软件环境6六、设计步骤、各模块组成及说明6七、源代码、设计图7八、设计器件及其模拟9九、测试结果及其分析11十、幅员的调试、验证与优化11十一、3-8译码器的应用说明12十二、心得体会总结12十三、设计报告参考内容12一、概述集成电路是一种微型电子器件或部件。它是采用一定的工艺，把一个电路种所需的晶体管等有源器件和电阻、电容等无源器件及布线互连在一起、制
2、作在一小块半导体晶片上，封装在一个管壳内，执行特定电路货系统功能的微型结构。在整个集成电路设计过程中，幅员设计是其中重要的一环。它是把每个原件的电路表示转换成集合表示，同时，元件间连接的线也被转换成集合连线图形。对于复杂的幅员设计，一般，把幅员设方案分成假设干个子幅员进行设计，对每个子幅员进行合理的规划和布图，子幅员之间进行优化连线、合理布局，使其大小和功能都符合要求。幅员设计有特定的规则，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。设计则只有得到了厂家提供的规则以后，才能开始设计。在幅员设计过程中，要进行定期的检查，防止错误和积累而导致难以修改。二、设
3、计目的及意义1 .利用所学的集成电路知识设计一个3-8组合译码器，考虑可以实现此功能的多种电路结构，分析它们各自的优缺点并进行比拟，选着较好的一种结构来实现预期功能。2 ,了解L-Edit的使用环境和方法学习并熟练掌握使用方法，选择适宜的nm工艺，画出预期设计电路的电路图，并画出棒状图作为电路图转化为幅员的之间的桥梁。3 .了解L-Edit的使用环境和方法学习并熟练掌握使用方法，选择适宜的nm工艺，画出预期设计电路的电路图，并画出棒状图作为电路图转化为幅员的之间的桥梁。4 .了解S-Edit的使用环境和方法，学习并熟悉掌握使用方法。5 ,了解如何分析所绘制的电路图的功能能够到达原来预计的效果6
4、 ,了解如何使用电路分析软件来验证电路的功能。7 .掌握电路分析中工作电压和输入信号的添加方法。8 .掌握电路分析中分析设定和输出设定的方法。9 .掌握从仿真分析结果中提取相应的参数和对结果进行分析归纳。三、设计内容及要求1 .首先利用S-Edit编辑反相器和三输入与非门。操作流程进入S-Edit建立新文件环境设置新增模块一一建立反相器电路与符号一新增模块一建立与三输入非门电路与符号应用模块建立3-8译码器电路。2 .以S-Edit编辑反相器模块输出成SPICE文件进入T-SPICE加载包含文件电源设定输入设定一一分析设定输出设定执行仿真显示结果。3 .反相器直流特性操作流程：以S-Edit编
5、辑反相器模块输出成SPICE文件进入T-SPICE加载包含文件分析设定显示设定执行仿真显示结果。4 .三输入与非门直流分析操作流程：以S-Edit编辑与非门模块输出成SPICE文件进入T-SPICE加载包含文件电源设定输入设定分析设定显示设定执行仿真显示结果。5 .3-8译码器直流分析操作流程：以S-Edit编辑与非门模块输出成SPICE文件进入T-SPICE加载包含文件电源设定输入设定分析设定显示设定执行仿真显示结果。6 .使用L-Edit画反相器、三输入与非门布局图的步骤：翻开L-Edit程序另存新文件取代设定编辑元件环境设定选取图层选择绘图形状设计规则设定设计规则检查检查错误修改对象绘制
6、多边形设计规则检查检查错误移动对象7,利用T-Cell建立反相器、三输入与非门布局图的步骤：建立新单元创立变量定义变量值一一引用创立方块函数一保存文件一一建立新单元引用Cell设计规则检查修改参数设计规则检查保存文件创立变量定义变量值引用创立多边形函数保存文件一一设计规则检查创立变量定义变量值引用创立多边形函数一一保存文件设计规则检查创立变量定义变量值一一引用创立圆形函数保存文件设计规则检查。8 .使用L-Edit画3-8组合译码器布局图步骤：进入L-Edit建立新文件环境设定编辑组件绘制多种图层形状设计规则检查。四、设计思想及说明38译码器的输入是3只引脚，输出是8个引脚。用上下电平来表示输
7、入和输出。输入是二进制。输入为3位二进制数；最大为m,对应十进制数为7o输出是8只引脚表示10进制数。根据输入的二进制数来输出。如果输入为IOl那么就是第5只引脚低电平，表示二进制数是5。其逻辑表达式：3-8译码器真值表：设计幅员。五、设计采用的硬件和软件环境硬件：电脑软件环境：TannerPro11.1六、设计步骤、各模块组成及说明设计步骤1、进入S-Edit建立新文件环境设置引用模块建立反相器电路与符号新增模块建立与非门电路与符号。2、以S-Edit编辑反相器模块输出成SPICE文件进入T-SPICE加载包含文件电源设定输入设定分析设定一一输出设定执行仿真一显示结果。反相器直流特性操作流程
8、：以S-Edit编辑反相器模块输出成SPICE文件进入T-SPICE加载包含文件分析设定一显示设定执行仿真显示结果。与非门直流分析操作流程：以S-Edit编辑与非门模块输出成SPICE文件进入T-SPICE加载包含文件电源设定输入设定分析设定显示设定执行仿真显ZF结果。3、翻开L-Edit程序另存新文件取代设定编辑元件一环境设定选取图层选择绘图形状设计规则设定设计规则检查检查错误修改对象绘制多边形一一设计规则检查检查错误移动对象。4、建立新单元创立变量定义变量值引用创立方块函数保存文件建立新单元引用Cell设计规则检查修改参数设计规则检查保存文件创立变量定义变量值引用创立多边形函数保存文件设计
9、规则检查创立变量定义变量值引用创立多边形函数保存文件设计规则检查创立变量一一定义变量值引用创立圆形函数保存文件一设计规则检查。模块反相器：3-8译码器的输入端。三输入与非门：3-8译码器的输出端。七、源代码、设计图T-Sipce仿真源代码：反相器：* SPICEnetlistwrittenbyS-EditWin3210.10* WrittenonJun9,2020at15:17:47.includeD:TannerEDAXT-Spice10.1modelsml2_125.md.tranIn400n.printtranv(out)v(in)* Waveformprobingcommands.pr
10、obe.optionsprobefilename=Filel.dat+probesdbfile=,CUsers20172DesktopEDA实验Filel.sdb+probetopmodle=inveter* Maincircuit:inveterMlOUTINGndGndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM2OUTINVddVddPMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24AS=66pPS=24uv3VddGnd5.0v4INGndpulse(0.05.00IOn10100n200)* Endofmaincircuit:inveter.includ
11、eD:TannerEDAXT-Spice10.1modelsml2_125.md.tranIn400n.printtranv(out)v(i)三输入与非门：* SPICEnetlistwrittenbyS-EditWin3210.10* WrittenonJun9,2020at16:19:31* Waveformprobingcommands.probe.optionsprobefilename=Filel.dat+probesdbfile=,CUsers20172DesktopEDA实验Filel.sdb+probetopmodule=NAND3_pulse* Maincircuit:NAN
12、D3_pulseMlOUTAN8GndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM2N8BN7GndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24AS=66pPS=24uM3N7CGndGndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM4N7CGndGndNMOSL=2W=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM5OUTAVddVddPMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM6OUTBVddVddPMOSL=2uW=22AD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM7OUTC
13、VddVddPMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uv8VddGnd5.0v9CGndpulse(0.05.0OIOnIOn100n200n)vlBGndpulse(0.05.0OIOnIOn100n200n)vllAGndpulse(0.05.0OIOnIOn100n200n)*Endofmaincircuit:NAND3_pulse,includeD:TannerEDAXT-Spice10.1modelsml2_125.md.tranIn400n.printtranv(out)v（八）v(B)v(C)38译码器：* SPICEnetlistwrittenb
14、yS-EditWin3210.10* WrittenonJun9,2020at16:49:52* Waveformprobingcommands.probe.optionsprobefilename=Filel.dat+probesdbfile=,CUsers20172DesktopEDA实验Filel.sdb+probetopmodule=3_8TS.SUBCKTinveterINOUTGndVddMlOUTINGndGndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM2OUTINVddVddPMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=2
15、4,ENDS.SUBCKTNAND3_pulseABCOUTGndVddMlOUTAN8GndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM2N8BN7GndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM3N7CGndGndNMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM4N7CGndGndNMOSL=2W=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM5OUTAVddVddPMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM6OUTBVddVddPMOSL=2uW=22u
16、AD=66pPD=24uAS=66pPS=24uM7OUTCVddVddPMOSL=2uW=22uAD=66pPD=24uAS=66pPS=24u,ENDS* Maincircuit:3_8TSXinveter_lAON6GndVddinveterXinveter_2AlN7GndVddinveterXinveter_3A2N8GndVddinveterXinveter_4N6NlOGndVddinveterXinveter5N7NlGndVddinveterXinveter_6N8N2GndVddinveterXNAND3,1N6N7N8YOGndVddNAND3_pulseXNAND3.2
17、NlON7N8YlGndVddNAND3_pulseXNAND3_3N6NlN8Y2GndVddNAND3_pulseXNAND3_4NlONlN8Y3GndVddNAND3_pulseXNAND3_5N6N7N2Y4GndVddNAND3_pulseXNAND3.6NlON7N2Y5GndVddNAND3_pulseXNAND3_7N6NlN2Y6GndVddNAND3_pulseXNAND3_8NlONlN2Y7GndVddNAND3_pulsevlVddGnd5.0v2AOGndpulse(0.05.0OOnOn50n100n)v3A2Gndpulse(0.05.0OOnOnIOn50n
18、)v4AlGndpulse(0.05.0OOnOn100n200n)* Endofmaincircuit:3_8TS,includeD:TannerEDAXT-Spice10.1modelsml2.125.md.tranIn400n.printtranv(Y0)V(Yl)V(Y2)v(Y3)V(Y4)V(Y5)v(Y6)V(Y7)v(A0)v(Al)v(A2)八、设计器件及其模拟L使用S-edit设计反相器和三输入与非门的电路图及其仿真在S-Edit的电路设计模块中画出反相器的晶体管级的电路图、反相器的符号及三输入与非门的晶体管级电路图、三输入与非门符号。如下列图所示：图1反相器的晶体管级电路
19、图图2反相器符号，IN为输入OUT为输出图3三输入与非门晶体管级电路图；AxB、C为输入OUT为输出图4三输入与非门符号利用T-Spice对设置好的SPICE文件进行仿真，NAND3及INV的仿真输出模拟波形如下列图所示。inveter图反相器模拟波形图NAND 3模拟波形200Time (ns)6wo2.使用S-Edit引用三输入与非门及反相器组件设计3-8译码器电路图。如下列图所示：图5NAND3电路图利用T-Spice对设置好的SPICE文件进行仿真，3-8组合译码器的仿真输出模拟波形如下列图所示。图38译码器模拟波形使用画图软件画出3-8译码器的棒状图并进行优化。如下列图所示：使用L-
20、Edit画出反相器的布局图和三输入与非门的布局图,并进行DRC检查。如下列图所示：图反相器幅员及DRC检查结果图NAND3幅员及DRC检查结果使用L-Edit引用组件反相器和NAND3画出3-8译码器的幅员，并进行DRC检查。如下列图所示：图3-8译码器幅员及DRe检查Nmos与Pmos截面图图NmOS截面图图PmoS截面图九、测试结果及其分析根据波形图分析，其波形根本符合3-8译码器真值表十、幅员的调试、验证与优化优化前幅员为：布局不合理，浪费了大量的空间，经过分析改良后得到的幅员:在不违反设计规则的条件下，尽可能做到空间利用率最大化。十一、幅员设计可能的应用说明应用于单片机中地址译码，指令译码以及逻辑表达式等十二、心得体会总结在此次完成课程设计的过程中，由于对软件的操作不熟练，在电路原理图及幅员的绘制过程以及仿真过程中走过很多弯路，经过一次的绘制后，逐渐掌握了软件的操作，也到达此次设计的目的；并在幅员绘制的过程中，对幅员设计规则进一步的掌握。因为自己的对知识的掌握不够导致此次的结果并没有到达最优化，但是此次课程设计为我在集成电路设计领域开了一扇门，我相信在以后不断地实践中，得到更快的成长。十三、参考文献1陆学斌.集成电路幅员设计M北京大学出版社20122赵政.集成电路设计实践报告OL西安理工大学20153阎石主.数字电子技术根底第六版M高等教育出版社2016
